膨润土改性及其应用研究

ｉｇ ｉ ｄ ｅ ａｕ ， ｎ ｒ ａｉ ｇ ｇｅ ｔｒ ｅ ｏ ｏ ｃｂ ｎ ｆ ｓ ｎ ｔ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｎ ｍｉ ｅ ｅ ｔ． ｓ ｎ ｉ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ： ｅ ｏ ｉｅ； ｄｉ ｃ ｔ ｈ ｏｙ； ｏ ｆｅ ｅ ｔ ｎｔ ｅ ｖｒ ｎｍｅ ｔｒｅ ｄ ｙ ｍａ ｅ ｉｌ ｃ ｒｉｒ ｙｗ ｒ ｂ ｎｔｎ ｔ ｍｏ ｆ ａｉ ｔ ｅ ｒ ｍ ｄｉ ｄ ｂ ｎ ｏ ｉｅ； ｎ ｉｏ ｉ ｏｎ ｉ ｎ－ ｉ ｎ ｌ ｔ ｒａｓ； ａ ｒｅ ｆ
横尺 寸 比很大 的薄片 ， 径 约为 １０～２０ｎ 而 厚 直 ０ ０ ｍ，
度 只有 １ｎ ｍ。５～１ 这 样 的薄 片通过 层 间 阳离 子 ０层
结合 在 一 起 ， 成 基 本 颗 粒 （ 向 尺 寸 约 是 ８～ 构 横
１ ｍ） 由基 本 颗粒 又构 成 了更 大 的不 规 则 的集 团 ０ｒ ， ｉ （ 直径 为 ０ １～１ ｍ）４。 如果 膨 润 土 中不 存 在 替 ． ０ｌ Ｅ ｘ ］
吸 附方 式有 ： 黏土 矿 物 晶体 边缘 带正 电荷 ， 阴离 子基 团可 以靠静 电引力 吸 附 在黏 土 矿 物 的边 面上 ； 质 介 中有 中性 电解质 存 在 时 ， 机 阳离 子 可 以在 黏 土 矿 无 物 与 阴离子 型 聚合物 之 间起 “ 接 ” 用 ， 高 聚 物 桥 作 使
Ｓｔ ｕｄｙ ｏ ｏ ｆｃ ｔｏ ｎ ａ ｌｃ ｉ ｎ ｏ ｎｔ ｉｅ ｎ ｍ ｄｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｐｐ ｉａｔｏ ｆｂｅ ｏｎ ｔ ｉ
Ｈ ａ ｏ ｇ ｉ ｇ， Ｚ ｕ Ｙｕｅ ｎ Ｈ ｎ ｑｎ ｈ
（ ｈ ｎｉ ｒｖ ｃ ｌｎｔｕｅｆＣ ｅ ｃｌｎ ｕｔ ，ａｙａ ３ ０ １Ｃ ｉａ Ｓａ ｘ ｏｉ ｉ ｓｔｔ ｏ ｈｍｉ ｄｓｙ Ｔ ｉ ｎ０ ０２ ，ｈｎ ｊ Ｐ ｎａＩ ｉ ａＩ ｒ ｕ
向上 结构 层 的距 离具有 可 变性 。膨 润土 单 片层是 纵
将 膨 润土划 分 为钠 基膨 润 土 、 基膨 润 土 、 基膨 润 钙 镁
土 和铝 （ ） 膨润 土 ， 有膨 胀 性 、 附性 、 氢 基 具 吸 阳离 子 交 换性 、 浮性 和 分 散 性 等 优 异性 能 Ｊ 中 国膨 润 悬 。
ｏｈ ｒｆ ｌ ｓｗｅ ｅａ ａｙ ｅ ．Ｐ ｏ ｅ ｔ ｓａ ｄ ｑ ａ ｉ ｆ ｅ ｔｎ ｔ ｓｗ ｒ ｍｐ ｏ ｅ ｒ ａｌ ｙ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｔ ｕ ｈ ｎ ｉｇ ｔ ｅ ｓｔ ｔ ｅ ｅ ｄ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎ ｕ ｌ ｙ ｏ ｎ ｏ ｉ ｅ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｇ ｅ ｔ ｂ ｄ ｆ ａｉ ，ｈ ｓｃ ａ ｇｎ ｈ ｉ ｉ ｔ ｂ ｅ ｙ ｉ ｏ —
好， 热稳定 性好 并具 有较 强 的可塑 性 和粘接 性等 。 ３ ２ 膨润 土 的活化 改性 ．
３ ２ １ 焙 烧 改性膨 润 土 ．．
物 理 吸附是 由分 子 间 引力 引 起 的 ， 因为 黏 土 矿 物 表 面具有 表面 能 ， 黏 土 颗 粒小 、 且 比表 面大 ， 附 吸
ｐ ｒ ｄ． ｐ ｉａ ｉｎｓａ ｒ ｓ ｅ ｔ ｆ ｔｏ ｅ ｍ ｏ ｉ ｅ ｎ ｏ ｔ ｓ ｓ ｄ ｉ ｅ ｉｏ ｍ ｅ ｔｌ ｒ ｔｃｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｒｉｒ ｍａ ｅ ｉｌ ｎｄ ａ ｅ Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｎｄ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｏ ｈ ｓ ｄｆ ｄ ｂｅ ｔｎｉｅ ｕ ｅ ｎ ｎｖｒ ｎ ｎａ ｐ ｏｅ ｔｏ ｎ ａ ｒｅ ｔｒａｓ ａ ｉ
代 （ 换 ） 子 ， 理 论 上 正 负 电平 衡 ， 际 上 蒙 脱 置 离 则 实 石 晶体 结 构 中 四面 体 层 的 ｓ 部 分 被 Ａ¨ 、 ¨ 置 ｉ ｌ Ｐ 换 ， 面 体 中 的 Ａ¨ 部 分 被 Ｍｇ 、 ｅ 、 ｎ 、 ｉ 八 ｌ ¨ Ｆ ¨ ｚ Ｌ 等置 换 。这种 结构 内的类质 同晶替代 引起 单 位 晶胞 中有 剩余 的负 电荷 ， 为结 构 中 出现 层 间水 的 根本 成
膨润 土受 热可 先失 去 表 面 水 、 问 吸 附水 及 孑 隙 中 层 Ｌ 的杂 质 ， 小水 膜和 杂质 产生 的 吸附阻 力 ， 其 吸附 减 使 性 能得 到改善 。温 度 超 过 ４ ０℃ 时 ， ０ 将逐 渐 失 去 结
构 骨架 中的结 合水 ， 羟基 结构 骨架 破裂 ， 间 阳离子 层 缩合 到骨 架上 。而 低 于 ４ ０℃ 时既去 除 了结 构 通道 ０
土 预 测 资 源量 在 ８ Ｏ亿 ｔ 上 ， 世 界 首 位 ， 以 居 占世 界 总量的 ６％ ， ０ 价格 低廉 ， 钙 基 者 多 ， 脱 石含 量 偏 但 蒙 低 ， 采选 加 工方 法 较 简 单 ， 品质 量 受 到 影 响 ， 而 产 对
外 贸易 中处 于低 出高 进 局 面 ， 致 其 应 用 范 围受 到 导 限制 。
ｏｙ ａ ｄ ｍｅｈｏ ｆｍ ｏ ｆｃ ｔｏ ｏ ｈｅ ｕ ｑ ａ ｅｌｒｌ ｙ ｒ ｆｂ ｎ ｏ ｉｅ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｃ ｄ ａ ｌ ｓｔ ｅ ｍ ｏ ｆｅ ｅ ｔｎ— ｒ ｎ ｔ ｄｓ ｏ ｄｉ ａ ｉｎ ｆ ｒｔ ｎｉｕｅ ｌｍ ｌａ ａ ｅ ｓｏ ｅ ｔ ｎｔ ｒ ｎｒ ｄｕ ｅ ｓ ｗｅｌａ ｈ ｄｉ ｄ ｂ ｎ ｏ ｉ ｉ
ｉ ｓ ｓ ｃ ｓ ｓ ｄｕ ｂ ｎ ｏ ｉ ａ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｔ ， ｒ ａ ｉａｌ ｄｆ ｄ ｂ ｎ ｏ ｉ ， ｎ ｅ ｔ ｎｔ ａ ｏ ｏ ｏ ｉ ｅ ｅ ｐ ｅ ｔ ， ｕ ｈ ａ ｏ ｉ ｍ ｅ ｔｎ ｔ ｃ ｉ ｔｄ ｂ ｎ ｏ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｌ ｍｏ ｉ ｅ ｅ ｔｎ ｔ ａ ｄ ｂ ｎ ｏ ｉ ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｗ ｒ ｒ — ｅ ｅ， ｖ ｅ ｙ ｉ ｅ ｅ ｔ
现 象特 别 明显 。吸附 质与膨 润 土吸 附剂 问 的分 子 引 力 作用 而产 生 的吸附 或 由氢 键 产生 的吸 附都属 于物
理吸附， 主要 是膨 润 土 表 面 的羟 基 和氧 原 子 与有 机
王连 军等 对膨 润 土 的焙 烧 改 性 机 理 、 构 进 结 行 了深入 研究 ， 结果 表 明 ： 当焙 烧 温 度 达 ４ ０℃ 时 ， ５
吸附在 黏土 矿物 的表 面上 。
ｌ 膨 润 土 的 结 构
膨 润土 晶体 结构 单 元是 由两层 ［ｉ 四面体 和 ＳＯ ］ 在 它们 中间 的一 层 ［ Ｉ： Ｏ 八 面 体组 成 ， ＡＯ （ Ｈ）］ 每
一
原 因。这些 负电荷依靠 吸附 阳离 子使 电价达 到平
衡， 而吸 附的 阳离 子又 可 以被其 他 的 阳离 子所 交换 ， 同时 阳离子 都会 水 化 ， 脱 石 单 位 层 间 就 吸 附 了水 蒙 化 阳离 子 ， 因此 Ｃ 也 随水 量 增加 而膨 胀 ， 得膨 润 轴 使
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｉ ｒ ｖｎ ｈ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｅ ｔ ｎｔ ｎ ｘ ａ ｄｎ ｔ ｕ ｅ， ｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｆ ｅ ｔｎ ｔ ｎ ｈ ｈ — ｓ ｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ａ ｍｐ ｏ ｉｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｆ ｎｏ ｉ ａ ｄ ｅ ｐ ｎ ｉ ｇｉ ｓ ｔ ｔ ｃｕ ｅ ｏ ｎｏ ｉ ａ ｄ ｔ ｅｔ ｅ ｅ ｂ ｅ ｓ ｈ ｒ ｂ ｅ
个 四面体 的顶 端 的氧都 指 向结 构层 的 中央并 与八
６
无机 盐工 业
第４ ３卷 第 １ ０期 钙基 膨 润土钠 化 的方法 很 多 ， 主要 有悬 液法 、 干
土 具有 良好 的膨 胀性 、 吸附性 和 阳离 子交 换性 ， 为许 多客体 物质 进行 层 问复合 或嵌 入反应 提 供 了较 有 利
Fra Baidu bibliotek
化 合物 分子 之 问形 成 氢键 吸附 。物理 吸 附在低 温下 就 能进 行 ， 由于 吸附 质 与 吸 附剂 作 用 力 主 要 是 范 但
德 华力 ， 以 吸附选 择性不 强 所
２ ２ 化 学 吸 附 ．
。
化 学 吸附是 伴 随 有 电子 转 移 的 键合 过 程 ， 是指 由吸 附剂和 吸 附质 之 间 的化 学 键 力 而 产 生 的 吸 附。
第４ ３卷 第 １ ０期
２１ ０ １年 １ 月 ０
无 机 盐 工 业
Ｉ ＮＯＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ ５
膨 润 土 改 性 及 其 应 用 研 究
韩 红青 ， 朱 岳
（ 西 省 化 工 研 究 院 ，山 西 太 原 ０ ０ ２ ） 山 ３０ １
膨润 土是 一 种 片层 结 构 的硅 酸 盐 ， 主要 成 分 是 蒙 脱 石 ， 层 间 的 阳离 子 易被交 换 ， 其 具有 很 大 的离子
交 换 容量 ， 据蒙脱 石 层 间可交 换 阳离 子种 类 、 根 含量
面体 共有 ， 由于 晶层之 问 氧层 与氧层 的联 系 力很小 ， 水 和其他 极性 分 子 容 易 进 入 晶层 中 间 ， 而 Ｃ轴 方 因
ｕａｉ ｎ ｏ ｏ ｑ ｌ ｙ ａ ｄ ｌｍｉｅ ｐｐｉ ａｉｎ ｆｂ ｎｔｎｉ ｈ ｌ ｉ ｏ ｆ ｌｙ ｕ ｅｔ ｅ ｒｃ ｎ ｏ ｔ ｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｉ ａ，ｎｃ ｅ ｓ ｔｏ ｆｌｗ ｕａｉ ｎ ｉ ｔ ｄ ａ ｌｃ ｔｏ ｏ ｅ ｏ ｔ ｅ ｐｎｇ ｔ ｕｌ ｓ ｈ ｉｈ ｂｅ ｔｎｉｅ ｒｓ ｕ ｃ ｓｉ Ｃｈ ｎ ｉ ｒ ａ — ｔ ｅ，
的条件 。
混合 法 、 堆放 法 和 湿 挤 压 法 等 。在 中国 多采 用 湿 湿
挤 压 法 生 产 人 工 钠 土 。 常 用 钠 化 剂 有 Ｎ ，Ｏ 、 ａＣ
２ 膨润 土的改性原 理
２ １ 物 理 吸 附 ．
Ｎ Ｏ 等 。改 性 后 的钠 膨 润 土 有 如 下 特 点 ： 有 更 ａＨ 具 加优越 的物化性 能 ， 吸水 率 更 大 、 胀 倍 数 高 、 如 膨 阳 离子 交换 容量 大 ， 体悬 浮液 触 变 性 、 性 、 滑 性 胶 黏 润
摘
要： 为了改善膨润土 的性能 ， 扩大其使用范 围 ， 综述 了膨润 土的结构和针对这 种独特 的片层结构进 行 的改
性原理及方法 ， 以及制备得到钠化改性 膨润土 、 活化膨 润土 、 有机改性膨 润土和纳米复 合膨润 土等不 同类 型 的改性
膨润土 ， 并分析 了膨润土改性后在 环境 保护 、 载体 等领域 的应用 与前 景。改性膨 润土 大大提 高了膨 润土 的性能 与
品质 ， 变了中 国膨润土资源 品质低 、 改 应用受到 限制 的局 面 ， 助于充 分利 用好 中国丰 富的膨润 土资 源 ， 高其 附 有 提 加价值 ， 创造更大 的经济效益 。 关键词 ：膨润土 ； 改性 原理 ； 改性膨润 土 ； 环保材料 ； 载体
中 图分 类 号 ：Ｑ ２ ． Ｔ １７ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６— ９０ ２ １ ）０— ０ ５— ４ １０ ４ ９ （０ １ １ ００ ０
比表 面积 达 １０ ２ ｇ ２ ．４ ｍ ／ ，膨 润 土 对 染 化 废 水 化 学 需 氧量 Ｃ Ｄ和色 度 的去除 效果最 佳 ， Ｏ 经处 理后 的染 化废 水 Ｃ Ｄ由原来 的 ４ ７ｍ ／ Ｏ ７ ｇ Ｌ降至 ８ ｇ Ｌ， ３ｍ ／ 去除 率达 ８ ％ ， 色率 达 ９ ％ 。 ２ 脱 ７ 不 同温度 下焙 烧 的膨 润 土具 有 不 同 的表 面 积 。