第28卷第3期辽 宁 化 工Vol.28,No.3 1999年5月Liaoning Chemical Industry May,1999
有机膨润土的制备Ξ
郭瓦力① 张德金② 于桂香③
(沈阳化工学院 沈阳110021)
摘 要 简要介绍了膨润土和有机膨润土特性与应用,介绍了以天然钙基膨润土为原料经过提纯、
改型、改性处理,制得有机膨润土的过程。包括实验原理、总流程、实验方法、实验结果和对有机膨润土
结构特征的检测分析。最后确定了制备有机膨润土的最佳工艺条件。
关键词 改型 改性 阳离子 交换容量 亲油疏水性
Preparation and Applycation of Organophilic B entonite
Guo W ali Zhang Dejin Y u Guixiang
(Shengyang Institutue of Chemical Technology,Shenyang,110021)
Abstract:The specific properties and usages of both bentonite and organophilici bentonite,the prepera2 tion process of organophilic bentonite from natural calcium base bentonite by purification,modification treat2
ment of form and property are described briefly in this paper.S omething important about organophilic ben2
tonite preparing experiment such as:principles,flowsheeting,methods,analysis of structure,and results are
included.The best process conditions for organophilic bentonite preparation are given at last.
K ey w ords:Modified-form,Modified-property,Cation,Exchange capacity,Lipophilic-hydrophobic property.
1 前 言
制备有机膨润土所用原料是粘土类矿物膨润土。我国膨润土矿资源十分丰富,储量仅次于美国,居世界第二位。但对其深加工利用远不及国外,一直处于初期开发应用阶段,近几年才开展对膨润土深加工利用研究工作,有机膨润土就是膨润土深加工的精细产品之一。
膨润土是以蒙脱石(Al2O3.4SiO2.H2O)为主要成分的非金属粘土类矿物。蒙脱石含量为30%～80%,密度2.4～2.8,熔点1330℃～1430℃,蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐,其晶胞结构由二层硅氧四面体片和铝氧八面体片构成。每两层硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片,在Z轴方向上成周期性排列,在两层硅氧四面体中间充满着nH2O和可交换性阳离子,其中硅氧四面体内的Si+4可被Al+3取代,铝氧八面体中的Al3可被Fe+3、Mg+2、Zn+2等离子取代。由于离子交换造成了晶体表面带负电荷,前者使水容易进入晶体层间发生膨胀,后者使其颗粒表面能自发吸附相反电荷的阳离子。蒙脱石这种特殊晶体结构决定了它的应用前途,使得膨润土遇水吸收膨胀达自身体积的10～30倍,同时还具有吸附性,粘结性、分散性和悬浮性等被广泛应用在石油化工、日用化工、建筑行业、国防工业、农林牧等30多个领域。
2 有机膨润土的制备
2.1 实验用原料
(1)天然钙基膨润土(辽宁省内矿产)。
原料中主要化学成分:SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O。
Ξ1999.02.24收稿. ① 女,46岁,副教授; ② 男,54岁,副教授; ③ 女,54岁,副教授。
表1 钙基膨润土主要物化性能
吸蓝量g/100g土蒙脱含量
/%
CEC
me/100g土
ECa+2
me/100g土
EMg+2
me/100g土
胶质价
ml/15g土
膨胀容
ml/2g土
膨胀值
ml/3g土
36.081.583.638.70.8851.510.59.5
(2)改型剂:钠盐(分析纯)。
(3)改性剂:季铵盐类有机大分子(工业品) 71.3%。
2.2 实验总流程
水
↓
原土烘干粉碎过筛水洗提纯
↓
改型剂 改性剂 杂质
↓ ↓
改型改性水洗过滤烘干有机土
图1 实验总流程
3 实验方法
本实验目的是探索制备有机膨润土的最佳工艺条件。为中试或工业化生产提供基础数据。为此,本实验分三个阶段进行。
3.1 原土提纯
采用水洗沉降法:首先将原土烘干,粉碎、过筛。取一定量原土加水充分润湿搅拌,静止沉降后,取出上部分散液,弃去沉降物。为了提高提纯土的产率,对沉降下来的砂石和膨润土混合物再次水洗沉降,直至提纯土中蒙脱石含量达到有机化的要求(90%以上)和提纯土产率尽量高时确定提纯工艺条件。
实验过程中提纯土的质量指标:蒙脱石含量(%)。
经考查确定影响提纯土质量的主要因素有:
洗水量(固/液比)(重量比);洗水次数(次);原土颗粒粒径(目)。每个因素取四水平,采用单变量实验法
3.2 钠化改型
钠化利用阳离子交换反应,使钙基土转变成
钠基土。钠化过程的目标函数为“阳离子交换容量”(CEC)。影响钠化的主要因素有:
土浆浓度(固/液比)(重量比);钠盐加入量(%);钠化温度(℃);钠化时间(h)。每个因素仍取四水平,采用单变量实验法。
首先称取提纯土加水配制成需要的浓度、调温,在搅拌条件下加入一定量改型剂钠盐,进行阳离子交换反应,待反应结束后经过水洗、过滤、烘干即得钠基膨润土。
3.3 有机化改性
由钠基膨润土与长碳链季铵盐进行阳离子交换反应制得有机膨润土,有机化过程目标函数是“季铵盐交换率(%)”。影响该过程主要因素有:钠土浓度(固/液比);季铵盐加入量(mol/g 土);溶液PH值;反应温度(℃);反应时间(h)。每个因素取四水平,采用正交试验法,取正交表为L16(45)。
4 实验结果
表2 原土提纯的最适宜工艺条件
固/液比水洗次数粒 径搅拌
20/1004次120目充分
在最适宜条件下重复实验结果为:
提纯土蒙脱石含量为93.4%、产率70%,说明该工艺条件可行。
表3 钠化改型最适宜工艺条件
固/液比/%钠盐加入量/%反应温度/℃反应时间/h搅拌
10～15/100 3.5651充分
在该条件下重复实验制得钠基膨润土的阳离子交换容量为115.2(me/100g土),比原土提高了23.6(me/100g土),证明此过程工艺指标可靠。
表4 钠土提纯土及原土理化性能测试结果比较表
蒙脱石/%CEC
me/100g土
ECa+2
me/100g土
EMg+2
me/100g土
胶质价
ml/15g土
膨胀容
ml/2g土
膨润值
ml/3g土
钠土93.9115.215.00.881006366.0提纯土93.489.639.6 1.326615.213.2原土81.583.638.70.8851.510.59.5
在上述条件下重复实验测得有机膨润土的季铵盐交换率为96.5%。
为准确评价有机膨润土质量,除了采用化学分析外,还对有机膨润土结构特征进行了仪器分析。
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辽 宁 化 工 1999年5月
表5 有机化最适宜工艺条件
固/液比
(重量比)p H 值
季铵盐/土
mol/1g 温度/℃时间/h
搅拌2～3/100
13.5
0.9
80
0.5
适当
4.1 X -
射线衍射分析
膨润土是含水层状硅铝酸盐类矿物。其晶面之间有一定距离,通常称为层间距,用doo1值表示。doo1值是区别钠基土、钙基土和有机土的重要标志之一,其层间若引入有机大分子后层间距doo1值增大,引入的有机分子越大,其层间距越
大,doo1值越高。
由XRD 谱图得到有机膨润土doo1值为19.362!,而钠基膨润土的doo1值为12.80!。说明有机阳离子已引入蒙脱石层间。X -射线衍射图见图2和图3
。
图2 钠基膨润土XRD
图
图3 有机膨润土XRD 图
4.2 差热分析
差热分析是矿物在加热过程中,矿物热化学反应(脱水、分解、相变、氧化等)产生的吸热及放热,在差热曲线上表现为谷或峰由钠基土和有机膨润土的D TA 曲线看出:钠基土在D TA 曲线上80℃有一个较深的吸
热谷,这表明层间水和吸附水被释出,在635℃又出现一个吸热谷,此谷表明晶水被释出。而有机膨
润土的D TA 曲线上在286℃和309℃时出现放热峰,这表明蒙脱石层间引入的有机大分子燃烧放热所致。图中几乎看不到有水释出的谷,说明原有的层间水和吸附水已被有机阳离子置换。因而有机土具有疏水亲油性,D TA 谱图见图4、图5
。
图
4 Na 基土DTA 曲线
图5 有机土DTA 曲线
5 结 论
通过对有机膨润土质量的化学分析和仪器分
析,证明了有机膨润土制备比较成功,实验确定的最佳工艺条件可靠,为中试及工业化生产奠定了基础。若能尽快找到合作伙伴联合中试,那么该技术
很快转变成生产力,将为我国东北储量丰富的膨润
土资源的开发和深加工开辟一条新路。注:参加本实验的学生有:于明江、刘平、林艳红、王国强、杨国
杰、
秦丽君。参考文献
[1]USP 4.474.705
[2]老化与应用.1987(3):21～25
[3]福建化工.1991(1):29～33
(编辑:李江石)
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51第28卷第3期 郭瓦力等:有机膨润土的制备与应用
Material Sciences 材料科学, 2016, 6(6), 329-333 Published Online November 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/9714389370.html,/journal/ms https://www.doczj.com/doc/9714389370.html,/10.12677/ms.2016.66043 文章引用: 薛永丽. 有机膨润土的制备及其结构表征[J]. 材料科学, 2016, 6(6): 329-333. Study on the Preparation and Structure Characterization of Organobentonites Yongli Xue Housing and Urban-Rural Planning Construction Bureau of Wushenqi, Wushenqi Inner Mongolia Received: Oct. 11th , 2016; accepted: Nov. 6th , 2016; published: Nov. 9th , 2016 Copyright ? 2016 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/9714389370.html,/licenses/by/4.0/ Abstract This paper is based on the use of artificial Na-bentonite as raw material, cetrimonium bromide (CTAB) as modifier of Na-base bentonite for organic modification. The structure and properties of the Na-bentonites and organobentonites are characterized by means of XRD, FTIR and TG. The results showed that CTAB effectively entered layered structure of bentonite, increasing the layer spacing and providing with a good hydrophobicity, which widened application fields of Na-bentonite. Keywords Bentonite, Organic Modification, Structural Characterization 有机膨润土的制备及其结构表征 薛永丽 乌审旗住房和城乡规划建设局，内蒙古 乌审旗 收稿日期：2016年10月11日；录用日期：2016年11月6日；发布日期：2016年11月9日 摘 要 本文利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对辽宁黑山的Na-膨润土进行有机改性，并利用XRD 、FTIR 和TG Open Access
第27卷第2期2009年6月 河北建筑工程学院学报 JOU RNA L OF HEBEI INSTITU TE OF ARC HITEC TURE AND C IVIL ENGINEERIN G Vol 27No 2June 2009 收稿日期:20081219 作者简介:男,1979年,助工,张家口市,075000 膨润土有机改性工艺研究 安志军1 刘宏波2 李 丹2 赵文娟2 1 张北县华建工程有限责任公司; 2 河北建筑工程学院 摘 要 以新疆托克逊柯尔碱矿区天然钙基土为原料,从原土的结构性能入手直接利用十六烷基三甲基溴化铵作为有机包覆剂来制备有机膨润土.通过对产物的差热分析及粒度、亲疏水性能的测定,探索了有机膨润土制备的影响因素. 关键词 膨润土;有机改性;有机插层膨润土 中图分类号 TU5 0 引言 膨润土是指主要有蒙脱石组成的一种粘土岩,依据其所含蒙脱石主要交换阳离子种类的不同,膨润土可划分为钠基(碱性土)、钙基(碱土型土)、镁基、锂基及氢基膨润土(活性白土)和人工改性的有机质膨润土.我国膨润土资源丰富,且各种类型的膨润土都有,但到目前为止,全国开采利用量还是很低,而价格昂贵的高技术含量膨润土仍以进口为主.有机膨润土石膨润土高层次开发利用的一个方面,是膨润土改性的深加工产品.因为膨润土有许多优点:不溶解于有机溶剂中,但可形成触变性凝胶体;具有亲油疏水性,抗稀酸和碱性,防水和热稳定等性能,能耐150 ~175 高温,因此它能被广泛的应用于各生产和生活领域.有机膨润土的制备一般油湿法、干法和凝胶法3种.通常都是对先对钙基膨润土进行提纯和钠化改型处理后采用不同工艺制成有机膨润土.研究表明,用纯钠基膨润土制备的有机膨润土并不理想,原土中的钠和钙离子有一定的比例,即少量的钠离子被钙离子置换,才能达到最大的膨胀倍数和最快的水合速度.试验证明,钙基膨润土未经钠化处理也可以制备出较好的有机膨润土.在此研究基础上,本文利用新疆托克逊柯尔碱地区的钙基膨润土直接进行有机改性得到有机膨润土,并对制备影响因素进行了分析研究. 1 试验部分 1 1 本试验所用膨润土原料取自新疆托克逊柯尔碱矿区,其主要特点 (1)样品呈灰白色,具土状光泽,有滑腻感,松散如土,有很好的粘结性,干燥后裂成块,其化学成分分析数据如下(%): Mg O,1 45;CaO,3 12;M nO,0 076;Na 2O,1 72;K 2O,2 00;Fe 2O 3,4 94;AL 2O 3,14 64;SiO 2,53 63;烧失量,13 25. (2)将样品制浆发现柯尔碱地区膨润土在水介质中颗粒分散均匀,有很好的悬浮性,吸水量大,吸水膨胀倍数高,亦有很好的润滑性,矿将PH 值约为9. (3)样品膨胀容测定值为20ml/g ,胶质价为195m l/15g. 综合以上三方面的分析可知样品用柯尔碱地区膨润土具有良好的理化性能,尤其是其悬浮性,膨胀容,胶质价都超过一般钙基土.基于样品的优良品质,本试验就直接进行有机改性. 1 2 试验原理 蒙脱石是一种2 1型(即两层硅氧四面体夹一层八面体层)的二八面体层状结构硅酸盐,其结构层间以弱的库仑力结合,使其不仅具有很大表面积而且具备较高的阳离子交换容量和良好的吸附性能.但由于其表面结构极强的吸水性及层间离子的水解,这些特性只能在极性较强的介质如水中才能表现出来.利用有机阳离子置换蒙脱石中可交换的阳离子(如Na +等),使其覆盖于蒙脱石表面,从而堵塞水的
【试验研究】 有机膨润土制备及结构变化探讨 何雪寒，李春生，许凤林，刘清辉 （浙江省地质矿产研究所，杭州 ３１０００７） 摘要：以钙基蒙脱石为原料，经钠化后与十八烷基三甲基氯化铵进行离子交换反应，合成蒙脱石有机络合物。考察了反应温度、反应时间、改性剂用量、改性体系ｐＨ值等因素对有机土性能的影响，并用Ｘ－射线衍射对样品的结构变化进行了表征。 关键词：有机膨润土；性能；蒙脱石；季铵盐 中图分类号：Ｐ６１９．２５５；ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９３８６（２００７）０３－００３９－０２ Study on Preparation and Structure Alteration of Organobentonite He Xuehan, Li Chunsheng, Xu Fenglin, Liu Qinghui (Zhejiang Institute of Geology & Mineral Resources, Hangzhou 310007) Abstract: Montmorillonite-organic complex has been synthesized by means of the ion exchange reaction using the octadecyl trimethylamine and treated Ca-bentonite with sodium carbonate. The effect on performance of the organobentonite for reaction temperature, reaction time, modifer dosage and pH have been studied, and character of modified organic bentonite was measured with XRD. Key words: organobentonite; perfomance; montmorillonite; quaternary ammonium salt 蒙脱石的结构特点是以层片状集合体为主， 在水等强极性溶剂中可以发生解离。但由于具有 较强的亲水性，在应用方面受到一定限制。如通 过季铵盐型表面活性剂与膨润土晶片层间可交换 阳离子之间的离子交换反应，使有机阳离子进入 膨润土晶片层间，促使片层一定程度的解离，则 成为膨胀型有机粘土，可以在有机溶剂中膨胀、 分散形成有机胶体或凝胶。有机粘土在保持了原 有的无机结构的基础上，因含有一定的弱极性碳 链而具有良好的亲油性，既可在含水的强极性体 系中应用，也可用于极性较弱的油性介质中。这 类分散体由于具有良好的触变性、增稠性、悬浮 性和溶胶稳定性，从而被广泛用作油漆、油墨、 涂料的防沉剂、流变剂、石油钻井泥浆增稠剂、 日用化工产品的稳定剂［１］等。通过对钙基蒙脱石进 行有机改性，并对改性条件进行优化，用Ｘ－射线 衍射对样品改性前后的结构变化进行了考察，获 得了具有较好分散性的产品。 １ 实验部分 １．１ 实验原料 膨润土矿样：辽宁某膨润土矿提纯土，伴生杂 质矿物为石英、方解石及有机质。蒙脱石形态呈团 块状，以层片状集合体为主。其主要化学成分（％）： ＳｉＯ ２６４．２４；Ａｌ ２ Ｏ ３ １８．０１；Ｆｅ ２ Ｏ ３ ２．４１；ＴｉＯ ２ ０．３５； Ｋ２Ｏ０．３９；Ｎａ ２ Ｏ０．３７；ＣａＯ３．８５；ＭｇＯ５．６１。物理性 能：交换容量（ＣＥＣ）１．０２１ｍｍｏｌ／ｇ；吸蓝量： １．４３ｍｍｏｌ／ｇ（按经验公式系数１．５０，折算蒙脱石含量 为９５．３％）；胶质价５．６７ｍＬ／ｇ；膨胀容１３．５ｍＬ／ｇ； ｐＨ值８．４０。 改性剂：十八烷基三甲基氯化铵（１８３１），浙江 安吉丰虹公司生产，工业品，配制成０．４５ｍｏｌ／Ｌ； Ｎａ ２ ＣＯ ３ ，配制成１ｍｏｌ／Ｌ。Ｈ ２ ＳＯ ４ 配制成１ｍｏｌ／Ｌ。 １．２ 样品制备 实验设计：影响改性过程的因素，主要有季铵盐 加入量、反应温度、反应时间、反应介质ｐＨ值，以 粘度作为主要评价指标，评定各因素的影响及进行改 性条件优化。并利用ＸＲＤ判断改性前后的结构变化。 实验方法：将一定固液比（２０∶３５０）的蒙脱石试 验样，经高速搅拌，分散均匀后，加入１ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ ２ ＣＯ ３ 水溶液进行钠化后，调节体系ｐＨ值，加入 １８３１溶液进行离子交换反应。反应结束后，经过洗 涤、离心分离，在８０℃干燥，研磨，得到成品。 １．３ 性能测试及样品表征 １．３．１ 粘度 按照ＨＧ／Ｔ２２４８－９１［２］方法，旋转粘度计采用 ＮＤＪ－７９型。 １．３．２ ＸＲＤ分析 采用日本理学Ｒｉｇａｋｕ Ｄ／ＭＡＸ－ｒＡ衍射仪，管 电压４５ｋＶ，管电流８０ｍＡ，Ｃｕ靶：石墨单色器滤 波，扫描速率５°／ｍｉｎ。
２００８年第３期 中国非金属矿工业导刊 总第６８期【试验研究】 有机膨润土的制备及结构表征 叶力佳，刘建远 （北京矿冶研究总院，北京 １０００４４） 摘要：以内蒙古赤峰钙基膨润土为原料，研究了将提纯—钠化—有机插层改性结合在一起的制备有机膨润土的联合处理工艺。通过Ｌ ９ （３４）正交试验确定了影响膨润土有机化的主要因素，确定了最佳工艺条件，并通过Ｘ－射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜等分析手段对有机膨润土的微观结构进行了表征。 关键词：膨润土；提纯；钠化；有机膨润土；正交试验；表征 中图分类号：Ｐ６１９．２５５；ＴＤ９７５．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９３８６（２００８）０３－００３１－０３ Study on Preparation and Structure Characterization of Organobentonite Ye Lijia, Liu Jianyuan (Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100044,China) Abstract: The organobentonite was prepared through purification, Na-activation and organic modification of Ca-bentonite from Chifen, Inner-Mongolia. The optimal technological conditions of the organic modification were found by orthogonal test design of L 9 (34). The microstructures of organobentonite were characterized by XRD, FT-IR and SEM. Key words: bentonite; purification; Na-activation; organobentonite; orthogonal test design; structure characterization １ 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的铝硅酸盐，其结构是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成的２∶１型晶体结构。由于八面体中部分Ａｌ３＋被Ｍｇ２＋置换，四面体中部分Ｓｉ４＋被Ａｌ３＋置换，故膨润土层状结构间带有永久性负电荷，含有Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｎａ＋、Ｋ＋等可交换阳离子，可通过与其他阳离子的交换反应生成各种改性产物［１］。 有机膨润土的主要特性是在有机介质中表现出溶胀性、高分散性和触变性，广泛应用于涂料、石油钻井、油墨、灭火剂、高温润滑剂等领域，高纯度的有机膨润土还应用在聚合物／纳米复合材料中。膨润土有机插层改性是通过离子交换来完成的，以有机阳离子（季铵盐等）与膨润土层间的可交换阳离子发生离子交换，使有机基团覆盖于膨润土层间表面，改变其表面性能，从而使膨润土由亲水疏油改变为亲油疏水的有机膨润土，并与大多数有机溶剂和高分子具有良好的亲和性，经过有机化以后，膨润土的层间距由１ｎｍ左右增至几纳米、十几纳米或更大［２］。本文以内蒙某地钙基膨润土原料，经提纯、钠化制得高纯钠基膨润土，再以十六烷基三甲基溴化胺为插层改性剂，通过正交试验对改性条件进行优化，并对制备的有机膨润土的结构变化进行了表征。２ 试验部分 ２．１ 仪器与试剂 主要仪器：仪表恒温水浴锅、ＳＸＪＲ－１型数显值流无极调速搅拌器、ＡＲ２１３０电子天平（精度０．００１ｇ）、ＨＩ９８１２８型酸度计、恒温烘箱、ＬＤ４－２Ａ离心机、ＰＥＲＫＩＮ－ＥＬＭＥＲ６８３红外光谱仪、日本理学Ｒｉｇａｋｕ Ｄ／ＭＡＸ－ＲＡ衍射仪，管电压４５ｋＶ，管电流８０ｍＡ，Ｃｕ靶：石墨单色滤波，扫描速度５°／ｍｉｎ、德国ＬＥＯ１４３０ＶＰ型扫描电镜。 主要试剂：十六烷基三甲基溴化胺、无水碳酸钠、六偏磷酸钠，盐酸、氢氧化钠等，以上试剂均为分析纯。 ２．２ 有机膨润土制备试验步骤 膨润土原矿取自内蒙古赤峰的钙基膨润土。２．２．１ 膨润土的提纯 取一定量的膨润土原矿（－０．０７４ｍｍ）置于烧杯中加入一定量的水，配成一定浓度的泥浆强力搅拌０．５ｈ，再静置１０ｍｉｎ倾出悬浮液，弃去粗渣；在倾出的悬浮液中加入分散剂充分搅拌１．５ｈ，静置２４ｈ，倾出上层悬浮液，离心过滤，烘干得膨润精土。２．２．２ 膨润土的钠化改性 取钙基精土称重并置于钠化槽中，加去离子水配成一定浓度的浆液，搅拌下加入相当于钙基精土质量１５％的碳酸钠晶体，在７５℃下钠化１～２ｈ，再离心， ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1膨润土和腐植酸的结构及性能 (2) 1.1膨润土的结构 (2) 1.2腐植酸的结构 (2) 2膨润土的吸附原理 (2) 2.1物理吸附 (2) 2.2化学吸附 (3) 2.3离子交换吸附 (3) 3有机改性膨润土 (3) 3.1有机改性膨土的性能 (3) 3.2腐植酸改性膨润土 (4) 4 改性膨润土的应用 (4) 4.1环保材料 (4) 4.2催化剂及载体 (4) 4.3石油钻井、铸造和冶金材料 (5) 4.5农业、畜牧业材料 (5) 4.6其他用途 (5) 5 结语 (6) 参考文献 (6)
腐植酸有机改性膨润土及其应用研究 摘要：本文主要介绍了膨润土、腐植酸的结构，讨论了膨润土物理吸附、化学吸附、离子交换吸附的原理。通过有机改性膨润土的特点，制备腐植酸改性膨润土，进而研究改性膨润土的应用。 关键词：腐植酸;膨润土;改性膨润土；应用 Abstract:This article mainly describes the structure of bentonite, humic acid, discusses the modified principle of bentonite ,such as: physical adsorption,chemical adsorption, ion-exchange adsorption. Through the characteristics of organic modified bentonite, we make of humic acid modified bentonite and study on the application of modified bentonite. Keywords:humic acid ;bentonite; modified bentonite；application 引言 膨润土是一种片层结构的硅酸盐，主要成分是蒙脱石，其层间的阳离子易被交换，具有很大的离子交换容量。根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝(氢)基膨润土，膨润土具有膨胀性、吸附性、阳离子交换性、悬浮性和分散性等优异性能［1］。我国膨润土资源十分丰富,预测资源量在80亿吨以上，居世界首位，占世界总量的60%，但由于钙基者多，蒙脱石含量偏低，而采选加工方法较简单，产品质量受到影响，对外贸易中处于低出高进局面，导致其应用范围受到限制［2］。 腐植酸是自然界植物残体经腐烂分解后的产物，是一种大分子有机弱酸混合物，广泛存在于土壤有机质、泥炭、褐煤、风化煤以及湖泊和海洋沉积物中，它在水中呈高分子电解质和弱酸的特性，可吸附水中可溶性有机物、重金属离子等，对水环境中金属离子的络合、有机化合物的迁移与转化、水处理中消毒副产物的形成、氧化还原作用等都有重要影响。 近年来，有关膨润土、腐植酸吸附重金属离子的研究已有报道，膨润土可与土壤中的腐植酸等有机物相互作用，形成有机-无机复合体，从而改变其原先吸附重金属的性能[3]。加强和加快这种腐植酸-膨润土复合体资源的开发应用,具有
立志当早，存高远 有机膨润土 有机膨润土是采用优质钠基膨润土,经提纯、变型和有机活化精制而成。在有机溶剂中具有良好的胶体分散性、增稠性、粘结性、触变性和悬浮稳定性。可适用油漆、油墨、高温润滑脂、化妆品等做增稠剂及适用于石油钻井液配制以及精密铸造涂料、密封腻子、玻璃纤维加工等。由于有机膨润土用途较大，在建或拟建装置的企业也很多。如在建的有宁城天宇化工公司（2000 吨/ 年），拟建装置的企业和招商引资的政府有自贡市志高经贸有限公司（有机膨 润土1000 吨）、湖南省临澧县（年产1 万吨特种有机膨润土）、河北省张家口市（建设规模为年产１万吨，总投资３７８万美元）、吉林九台（1000 吨/ 年）、隆化县（2000 吨/年）、兴和县（2000 吨/年）等。美国艾里蒙特公司到唐山海港开发区考察，拟与唐山威格化工有限公司在海港开发区合资建设有机膨润土项目，项目计划总投资600 万美元，其产品将全部出口美欧市场。英国Laporte 公司（世界有机膨润上第二生产商）拟在中国建年产6000 吨纳米级（易分散）有机膨润土生产线的意向书，其中3000 吨返销国外。 2.我国有机膨润土应用状况有机膨润土主要用于油漆油墨、石油钻井、聚合物活性填充剂、污水处理等领域。我国有机膨润土用量较大，每年还要进口，如美国维乐斯有机膨润土。油漆油墨：有机膨润土是有机液体的有效胶凝剂。在液态有机系统中加入相当少量的有机膨润土，将大大影响其流变性，粘度增大，流动性改变，系统成为触变的；此外，固体可在液体中悬浮，可控制其向多孔基底的渗透。有机膨润土用于油漆、印刷油墨、润滑油、化妆品及其他许多工业部门，以控制粘度和流动性，使生产更容易、储存稳定性及使用性能更好。在油漆方面，用于环氧树脂、酚酞树脂、沥青等合成树脂及Fe、Pb、Zn 等系列颜料油漆中，可作防沉助剂，具有防止颜料沉底结块、耐腐蚀、加厚涂层
有机膨润土的应用 膨润土又名斑脱土，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物质。由于蒙脱土为典型的层状硅酸盐矿物，且其层状片晶之间空隙较大，因此其层间会吸附一定量的水分子及可交换性阳离子。而有机膨润土即是利用其中可交换性阳离子进行有机化改性后，使其可分散于有机溶剂 中。 有机化后的膨润土在有机溶剂/树脂中由于其片晶间的氢键作用，而形成不稳定的网状结构，为有机体系提供一定的触变性。即：当有外加剪切力存在时，此网状结构被破坏，而使体系的粘度下降。 待剪切力消失后，体系的粘度恢复。 1有机膨润土的类别 在改性有机膨润土的过程中，由于针对不同的体系及不同的需求，可以采用不同的有机胺盐进行改性，使其可以适用于不同极性的溶剂及不同分散性能需求的体系。如：海名斯的BENTONE及BENGEL系列产品即可根据不同的溶剂极性提供多种产品供客户使 用。 2有机膨润土的应用
由于有机膨润土具有良好的触变性能，因此其可广泛的应用于多种领域中，如：油漆、油墨、润滑油、化妆品、防水材料等。 在涂料应用领域中，不同的涂料体系由于需要面对不同的应用领域，因此在膨润土的选择方面也会有不同的要求。 2.1由于船舶涂料出于重防腐的需求，一般会添加大量高比重的颜填料以达到优秀的防腐效果。在此方面的应用中，膨润土的选择更应注意防沉与增稠性能的平衡。因此应注意选择具有低增稠高防沉性能的膨润土并搭配部分聚乙烯蜡，以提高船舶涂料的品质。同时由于船舶涂料在施工中对于高漆膜厚度的需求，此时可考虑在涂料配方中添加部分聚酰胺蜡以提高涂料的抗流挂效果。 2.2木器涂料 透明木器涂料中尤其是底漆由于添加了较大量的填料，因而对膨润土有较高的防沉、透明性要求。在此应用领域中，一般的标准型膨润土由于具有优秀的增稠性能，且对漆膜的透明性影响较小，使用成本相对较低，因而在市场中更为受到涂料生产厂家的认可。 而木器色漆由于某些颜料本身具有一定的防沉性能，因而在使用过程中，除对膨润土的防沉性能有一定的需求外，更为强调其分散、流平等效果。此时具有更好分散、流平性能的易分散型有机膨润土势 必成为更佳的选择。船舶涂料