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蓬黧量爨整!凰，凹凸棒粘土的研究现状及发展趋势陈冠熠(天津工业大学，天津市300160)j|毽镳『}{|j豁l姆遴气酶舀蒜媾警馘醚交孤意篝整专鸷晦j蛰玛疆酶蠛强鹋硬誉誉曦最黪壅臻谤囊潦《蕊狳辆鞭凝聚戆瓷美鹣翅1氇蒋嵩妥j镪决战乖畦《i0≮i；j；：{ii叠乏j li{；1；_}；|l；{|}{i§ij§；!I|=tt誊ilE专；§}j{__}?§j j瓢t{；¨i|i__U皂奁蕊强舀稀满i擎^：I乙淳臻淑誊錾莓曦壤磊戳媾翥法蛩鸯．聚趋黉警j薯|；i|}¨i*i j i；毫I；i§i。
t1_；|j1I|t；ii|i I l凹凸棒黏土简称凹土(a t t a pul gi t e)，又名坡缕石(pa l ygors ki t e)，是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的黏土矿，具有滑感、质轻、吸水I蛔虽、遇水不膨胀、湿时具有黏性和可塑性等特性。
由于它本身的特殊结构，凹土已在建材、采矿、化肥、食品、农药、印染、环保等领域得到广泛应用，素有“千面用土”之称。
1凹凸棒的粘土的化学结构Fq土的理论化学式为M95s i8020(O H)2(O H2)44H20，其结构已由Br adl ey于1940年提出，凹凸棒石的晶体结构属：1)型过渡I生层链状结构，上下；2)层是S i一0四面体，中间1层是性I、M g、Fe)一O一(O H)八面体。
单晶内部是7LJA结构，内部拥有巨大的比表面积，属于多孔材料。
独特的微观结构、外观形貌以及荷电性质，使凹土具有强吸附性，在选择吸附、吸附—缓释、脱色、吸水、除臭、去味、催化、离子交换、分散、悬浮、触变、平流、流变、黏结、抗盐、热稳定等方面具广泛作用。
2凹凸棒黏土的基本性质1)吸附性。
H-I-的吸附性主要取决于它较大的比表面积和特殊的表面物化结构及离子状态。
凹土的化学吸附作用主要表现为：a．硅氧四面体内类质同象置换，产生弱电子；b．与金属阳离子配位的水分子与吸附核形成氢键：c．S卜C卜-Si中氧硅键的断裂可以与被吸附的物质形成共价键，产生较强的吸附能力；d非等价类质同象置换及配位水失去而产生的电荷不平衡负电性吸附。
凹凸棒石粘土的改性处理及应用现状【摘要】凹凸棒石具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体、吸附和脱色等性能，通过改性处理可以改善其性能从而应用于更广泛的领域。
本文介绍了凹凸棒石粘土改性处理的方法并综述了其应用现状。
最后展望了凹凸棒石的发展方向。
【关键词】凹凸棒石粘土；改性；应用安振华/文1.引言凹凸棒石(Attapulgite)又称为坡缕石，是一种具有特殊纤维状晶体结构的含水富镁铝硅酸盐矿物。
于1862年在俄罗斯的乌拉尔坡缕缟斯克(Palygorsk)热液型矿脉中发现，并根据产地将其命名为坡缕石。
1976年，中国学者许冀泉根据凹凸堡之音，同时兼顾该矿物的晶体结构特征，译成“凹凸棒石”，近年来此名在国内广泛使用。
[1]凹凸棒石理想分子式为(Mg,Al,Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)44H2O,理论的化学成分质量分数为:SiO256.96%,(Mg,Al,Fe)O 23.83%,H2O19.21%。
凹凸棒石特殊的纤维结构、不同寻常的胶体、吸附和脱色等性能，被广泛应用于化工、轻工、农业、纺织、建材、地质勘探、铸造、硅酸盐工业、原子能工业、环保及制药等领域，有“千土之王”、“万用之土”等美誉。
[2]然而，天然的凹凸棒石粘土包含一些矿物杂质，如蒙脱石、伊利石、碳酸盐、少量微粒石英和长石，可能堵塞孔道，降低表面积，影响吸附或离子交换性能。
凹凸棒石晶体结构图中国粉体工业 2018 No.589中国粉体工业 2018 No.52.凹凸棒石粘土的改性处理所以，如何发挥凹凸棒石粘土的性能优势，利用天然的资源为我们创造更多的价值，一直是研究者努力探索的方向。
通过研究总结发现，活化改性的方法可以除去天然凹凸棒石粘土的杂质，增加表面积，提高其吸附和离子交换性能，使凹凸棒土广泛地应用于吸附、脱色、胶体泥浆、催化剂及载体等领域。
[3]2.1 预处理凹凸棒石粘土原矿石均含有大量的杂质，如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等，杂质的存在影响凹凸棒石的使用性能，需要经过提纯处理才能作为高档次的吸附材料被使用。
凹凸棒土改性的研究进展摘要：本文介绍了凹凸棒土的特性，国内外对其改性的方法，分析了凹凸棒土的应用前景。
关键词:凹凸棒土，改性，进展一．前言凹凸棒石又称坡缕石, 是具有独特层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物[1] , 浅白色, 在矿物学上隶属于海泡石族, 具有较大的比表面积和较强的吸附性能。
我国江苏、安徽、山东、辽宁等地发现和探明许多的凹凸棒石矿点, 其中江苏盱眙矿点产量居首位, 储量高达2. 72×108 t, 占全球凹凸棒石总储量的近50 %。
凹凸棒土其广泛的应用价值使其在粘土矿物学、材料科学、物理化学、土壤科学、环境工程中受到广泛重视。
美国早在20 世纪40 年代就已经开采应用凹凸棒土[2 ] 。
我国对凹凸棒土的研究起步较晚,与发达国家相比还有很大的差距,且资源利用率底,使用范围小,产品开发的多样化、系列化程度差。
目前,我国生产的粘土产品主要应用于无机化工、建材工业、农业食用油加工等较低端的领域,初级加工产品和低附加值产品比例较高,造成优质原料往往不能用于生产或无法大量生产高档产品。
我国凹凸棒土储量的绝对数和总资源量完全能满足近期工业生产的需求,与世界各国相比具有较明显的优势[3 ] 。
但是天然凹凸棒土杂质含量多,削弱了凹凸棒土原有的性能,使用时有一定的局限性,故改性成为国内外研究的课题。
二．凹凸棒土的改性研究凹凸棒土原矿石含有大量的杂质,如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等,影响着凹凸土的使用性能,需要经过提纯和改性处理才能提高凹凸棒土的使用效果。
对凹凸棒土进行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质,或者提高其多种性能。
酸改性是一种方法。
凹凸棒土的比表面积会随着酸含量的增加、改性时间的延长而增大。
如果酸浓度过大,凹凸棒土中八面体阳离子近乎于完全溶解,四面体结构失去支撑引起结构塌陷,会引起比表面积下降[4 ] 。
凹凸棒土改性为了满足不同的生产需求,应考虑实际成本等问题。
王红艳等[4-5 ]分别用硫酸、盐酸和硝酸对凹凸棒土进行改性处理。
凹凸棒土改性的研究进展
摘要：本文介绍了凹凸棒土的特性，国内外对其改性的方法，分析了凹凸棒土的应用前景。
关键词:凹凸棒土，改性，进展
一．前言
凹凸棒石又称坡缕石, 是具有独特层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物[1] , 浅白色, 在矿物学上隶属于海泡石族, 具有较大的比表面积和较强的吸附性能。
我国江苏、安徽、山东、辽宁等地发现和探明许多的凹凸棒石矿点, 其中江苏盱眙矿点产量居首位, 储量高达2. 72×108 t, 占全球凹凸棒石总储量的近50 %。
凹凸棒土其广泛的应用价值使其在粘土矿物学、材料科学、物理化学、土壤科学、环境工程中受到广泛重视。
美国早在20 世纪40 年代就已经开采应用凹凸棒土[2 ] 。
我国对凹凸棒土的研究起步较晚,与发达国家相比还有很大的差距,且资源利用率底,使用范围小,产品开发的多样化、系列化程度差。
目前,我国生产的粘土产品主要应用于无机化工、建材工业、农业食用油加工等较低端的领域,初级加工产品和低附加值产品比例较高,造成优质原料往往不能用于生产或无法大量生产高档产品。
我国凹凸棒土储量的绝对数和总资源量完全能满足近期工业生产的需求,与世界各国相比具有较明显的优势[3 ] 。
但是天然凹凸棒土杂质含量多,削弱了凹凸棒土原有的性能,使用时有一定的局限性,故改性成为国内外研究的课题。
二．凹凸棒土的改性研究
凹凸棒土原矿石含有大量的杂质,如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等,影响着凹凸土的使用性能,需要经过提纯和改性处理才能提高凹凸棒土的使用效果。
对凹凸棒土进行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质,或者提高其多种性能。
酸改性是一种方法。
凹凸棒土的比表面积会随着酸含量的增加、改性时间的延长而增大。
如果酸浓度过大,凹凸棒土中八面体阳离子近乎于完全溶解,四面体结构失去支撑引起结构塌陷,会引起比表面积下降[4 ] 。
凹凸棒土改性为了满足不同的生产需求,应考虑实际成本等问题。
王红艳等[4-5 ]分别用硫酸、盐酸和硝酸对凹凸棒土进行改性处理。
由于凹凸棒中八面体出现不均匀、不连续溶解以及局部四面体硅的溶蚀等因素,凹凸棒土孔道开放和直径扩大, 比表面积增加, 对重金属离子的吸附能力增加。
实验
证明,用4mol/ L 的硫酸、3mol/ L 的盐酸和4mol/ L 的硝酸改性后的凹凸棒土吸附重金属离子的能力最好,水溶液中重金属离子去除率接近100 %。
不同无机酸改性的凹凸棒土对不同重金属离子的吸附效果基本相同,均具有较好的吸附能力。
有机改性是另一种方法。
凹凸棒土的有机改性一般采用有机表面活性剂作为改性剂,用长碳链有机阳离子取代凹凸棒土间无机阳离子,使层间距扩大;同时凹凸棒土颗粒表面也能吸附部分无机阳离子,晶格内外部分结晶水、吸附水也可能被有机物取代,从而改善疏水性,增强吸附有机物的能力。
改性可以用搅拌法[6] 。
超声波法是一种比传统搅拌法更先进的一种方法。
它是将超声波发生器发出的高频振荡信号转换成高频机械振荡而传播到介质,并通过液体介质向四周传播。
由于超音频纵波传播的正压区和负压区的交替作用,产生成千上万个超过100MPa 的微小气泡并随时爆破,产生―超声空化‖。
空化作用更容易实现反应物的均匀混合,消除局部含量不匀,提高反应速度,刺激新相形成[7 ] 。
宋仁峰等[8 ] 采用超声分散的方法得到了凹凸棒土纳米尺度粒子,并对其表面用已烯基三已氧基硅烷进行了改性,将此种改性后的纳米凹凸棒土与聚合物复合,可使聚合物获得其它优异的物理、化学及力学性能。
还可以采用异丙醇溶解的钛酸酯偶联剂NDZ —311 对凹凸棒石粘土进行超声湿法表面改性。
其它有机改性方法也被利用。
张良等[9]采用饱和氯化钠对凹凸棒土进行离子交换,利用十八烷基三甲基氯化铵对凹凸棒土进行有机改性。
结果表明,采用八烷基三甲基氯化铵对凹凸棒土改性是可行的,有机改性剂以物理吸附的形式存在于凹凸棒土表面。
王金明等[29 ]用质量分数为8 %的氢氧化钠溶液改性凹凸棒土,改性后凹凸棒土的面网间距增大,改善了凹凸棒石的吸附能力。
王丽等[11 ]以江苏盱眙凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗、氯铵洗和碳铵洗的方法对其进行改性,考察改性后的凹凸棒土分别对钾、钙、镁3种离子的离子交换效果。
实验结果表明,改性后的凹凸棒土对钾、钙、镁离子的交换吸附能力增强。
三．结语与展望
我国凹凸棒石粘土矿矿产资源丰富,价格低廉,经过改性后的凹凸棒土性能明显改善,针对不同的应用方面采用不同的改性方法和改性剂可获得不同的应用效果,因此研究和开发凹凸棒土的改性方法和技术具有十分重要的意义。
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