各种膨润土的性能及其综合利用现状
膨润土又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物, 其化学成分相当稳定, 被誉为“万能石”。蒙脱土(Montmorillonite )是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一, 但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大, 这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁) 氧(氢氧) 八面体片, 构成2:1型含结品水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级, 是天然纳米材料。
1 主要类型及用途
我国的膨润土资源极为丰富, 遍布26 个省市, 储量世界第一。目前我国膨润十发展较快, 应用已达24个领域。2000 年我国膨润十年产量为250万吨,2003年我国膨润土年产量已超过290万吨, 其中铸造业占38%; 钻井泥浆占24%; 铁矿球团占16%; 活性白土占15% ; 剩余7% 主要消费在轻工、农业、建筑等领域, 尽管这部份领域用量小, 但价值高, 经济效益好。
天然膨润十一般多为钙基膨润土, 其物化性质不甚理想, 如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品, 可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。
1.1 钠基膨润土
自然界产出的膨润土, 绝大部分为钙基膨润土。钙基膨润土较钠基膨润土性能差, 所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。
铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户, 每年用量不少于110万吨。钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性, 可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象, 加之成型性强、型腔强度高, 便于金属行业浇铸湿态或干态型模, 是精密铸件首选的型砂粘结剂。
钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户,每年用量不少于70万吨。在进行油、气钻井等项工作时, 要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土具有强烈的吸水性, 能吸收相当于本身体积8 倍的水, 体积膨胀10-30倍, 在水溶液中呈悬浮和胶凝状态, 分散性好、出浆量大, 因此是制造钻井泥浆的理想材料。
铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户, 每年用量为45 万吨。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要辅料之一, 将精矿铁粉加适量膨润土和水混合后在造球机中滚动成球状, 然后干燥预热、焙烧结成有高强度的球团再进行冶炼。
膨润土可作浑浊水的澄清剂、被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物, 去除率达95%。在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理。圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害, 可在这些场所撒膨润土, 回收高效肥料。
利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆, 用于各种土壤作业的衬壁防渗, 如隔墙建造、灌浆、沉箱、打桩、土地防渗、水泥及混凝十施工添加剂, 污水处理及隧道盾构润滑等。用膨润土防渗层铺河道, 可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺设, 也可以用膨润土与当地十搅拌夯实, 也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗) 毯(板) , 快速修建起储水池、储水窑、输水渠。
膨润土可作防水材料, 如瓦楞纸板填料、两层无纺布中间夹膨润土的防水毡和一层无纺布一层塑料板中间夹膨润十的双重防水板, 该材料己在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工
程中大量使用。
膨润土在食品中作食品添加剂及乳化剂, 可用作减肥食品; 可使果汁、糖汁澄清; 可使硬水软化; 可用于酒的澄清, 减少乙醛的形成以及硫化氢的形成, 消除所有外来的气味。
膨润土在涂料中作粘滞调节剂和白色矿物填料,可部分或全部代替钦白粉; 还可部分取代聚乙烯醇, 以及用作无纺布、石膏板颗粒的粘料。膨润土在造纸工业用作多功能白色涂料, 它还在碎浆机中起抗纵摇吸附剂作用、在机械中起保持剂作用、在纸浆中起流变调整剂作用。
颗粒膨润土(猫砂) 是以钠基膨润土为原料, 经挤压、烘干、破碎、筛分制成的一种粒状产品, 由于它具有吸水性强、易结团、团块牢固、便于清理等特点, 受到宠物饲养者的欢迎。猫砂有玉米芯猫砂、木屑猫砂、纸质猫砂等品种。颗粒膨润十的出口量较大, 我国每年出口到日本、德国、台湾等国家和地区的猫砂有几万吨。
1.2 提纯膨润土
由于天然膨润土一般品位低, 如用于高档商品必须提纯。提纯后的膨润十按纯度可分为通用型提纯膨润土、高纯度提纯膨润土(蒙脱石含量大于96%)、纳米膨润土。制各纳米级蒙脱十的膨润土, 应是蒙脱石含量>95%。纳米级有机膨润土蒙脱十, 要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。
高纯度提纯膨润土是纳米级膨润土的前提。蒙脱石是层状铝(镁) 硅酸盐矿物, 应用高技术, 经深加工能使其分离成单元层, 即为纳米级蒙脱石, 其C轴厚度为纳米量级, 而其a、b 轴的延展宽度可达20-200nm。由于其具一维纳米薄层结构和易分散、能吸附阳离子等特性, 通过与高分子聚合物的结合, 能形成高强度、高阻隔性和高韧性的复合材料。高纯度提纯膨润土和纳米膨润土可以直接药用。
1.3 高白膨润土
高白膨润土是白度最少在80以上的高纯度钠(钙)基膨润土。高白膨润土受益于其高亮度和白度以及较高水平的化学纯度, 在日化用品、陶瓷、造纸、涂料、制酒、食品等许多方面深受欢迎。
日化用品: 高白膨润土在肥皂、洗衣粉、洗净剂作织物软化剂、柔顺剂, 吸收溶解的杂质, 防止织物表面结壳和渣滓的堆积, 减少沸石在织物上的沉积; 可使流体介质中污物和其它颗粒保持悬浮状态; 吸附油类及其它杂质, 甚至可使细菌凝结。在牙膏、化妆品中作凝胶剂, 可替代国外进口的牙膏用增稠剂、触变剂、合成硅酸铝镁。
陶瓷: 白膨润土在陶瓷中用作塑性填料, 特别是在需要烧结后高白度的产品中。其流变和可膨胀特性使得陶瓷灰膏具有了可塑性并增加了强度, 同时在膏体中使水的悬胶体稳定, 同时, 其干粘合性为焙烧后的最终产品提供一种高结合强度和抗弯曲的能力。
在陶瓷釉料中, 白膨润土还用作增塑剂和增稠剂, 为釉料和支持物提供强度、可塑性和高粘着性, 有利于球磨。
造纸: 在造纸工业, 白膨润土可用作多功能白色矿物填料。
涂料: 在涂料中作粘滞调节剂和白色矿物填料,可部分或全部代替钦白粉。
此外, 白膨润土还可用在高档胶粘剂、聚合物、油漆中。
1.4 活性白土(颗粒白土)
活性白土是用膨润土为原料, 经活化处理, 再经水漂洗、干燥制成的吸附剂, 外观为乳白色粉末, 无臭, 无味, 无毒, 吸附性能很强, 能吸附有色物质及有机物质。广泛用于矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制。还可用作水分干燥剂, 内服药物碱解毒剂, 维生素A、B吸附剂, 润滑油重合接触剂, 汽油气相精制剂等, 还可用作中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。
目前活性白土的生产工艺还存在三点难题需要解决:
(1) 对膨润土原土有一定的选择性, 并非对所有不同类型的膨润土都能生产出脱色率) 9 0%的高效活性白土, 即另有一些类型的膨润土只能生产出脱色率妻80%一85% 的普通活性白土或半高效活性白土。活性度指标暂时还达不到H 型(高活性度活性白土) 对活性度的要求。因而它的使用范围受到了一些限制。
(2) 酸性废水的处理, 目前石灰用量太大。
(3) 吸油率大。活性白土脱色使用量为油重的2%一5%。使用白土对油脂进行脱色, 不可避免的要夹带油, 夹带量一般为活性白土量的20%-50%, 从而增加了炼耗和成本。目前, 少数企业采用浸出法从活性废白土中将油分离出来, 但分离后的油品由于白土的作用, 色泽为乌黑, 无法脱色出好的颜色。因此, 国内油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。
颗粒白土是以活性白土为主要原料经化学处理而成的, 外观为不定型小颗粒状, 它比活性白土有更高的比表面积, 具有很高的吸附能力, 广泛用于石化行业芳烃提纯, 航空煤油精炼, 也用于润滑油、基础油、柴油等油品的精制, 脱除油品中残余的烯烃、胶质、沥青、碱性氮化物等杂质。
1.5 有机膨润土(改性膨润土)
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。有机膨润土主要用于油漆、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。在环氧树脂、酚醛树脂、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、加厚涂层等; 用于溶剂性油墨可作增稠助剂, 以调整油墨的粘度和稠度, 防止油墨渗散, 提高触变性。
有机膨润土用于石油钻井, 可作配制油基泥浆和助卡剂, 增加泥浆的稠度、提高泥浆分散性和悬浮性。
有机膨润土是用作轮胎、胶板等橡胶及部分塑料制品的填料。有机膨润土用作橡胶填料, 是国际上20世纪80年代新技术, 原独联体、美、英等国家广泛应用。吉林化学工业公司研究院经过三年的研制, 成功地开发出生产橡胶用有机膨润土(也叫改性膨润土)技术方法。产品在桦甸、吉林、长春、吉化等轮胎厂进行试用, 效果显著, 不仅轮胎使用寿命延长, 轮胎生产成本也大大降低。此后, 浙江的丰虹、华特开发出有机膨润土及超细/ 纳米有机膨润土, 为有机膨润土(改性膨润土) 的应用提供原料的保障。纳米级有机膨润士还用于尼龙、聚酷、聚烯烃(乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯) 和环氧树脂等塑料的改性, 改善其耐热性、强度、耐磨性气体阻隔性和密度。纳米级有机膨润土在橡胶中应用主要用于橡胶制品的改性, 改善其气密性, 定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性。
1.6 膨润土白炭黑
白炭黑即水合二氧化硅, 是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅。是用于彩色、浅色橡胶制品的主要补强填料之一, 是德国在40年代作为炭黑的代用品开发出来的, 现在已广泛地用于橡胶、制鞋、塑料、油漆、造纸、合成树脂和油脂等工业部门, 其中橡胶、制鞋用量最大。
1.74A沸石
4A沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐晶体,其合成方法有水玻璃法、天然沸石法、活性白土法、膨润土法、高岭土法和煤研石法。水玻璃法工艺成熟, 容易控制, 产品质量好, 但成本高。活性白土法、高岭土法和煤研石法生产4A沸石需要高温焙烧原矿石, 能源损耗较大, 且对环境也会产生一定程度的污染。
用天然沸石生产4A沸石, 不需要高温焙烧,但需要加入含铝的成分。膨润土法利用天然蒙脱土为原料, 成本大大降低, 污染小, 产品质量稳定可靠。
4A沸石是无磷洗涤剂广泛采用的一种代磷助剂。洗衣粉中的洗涤助剂—三聚磷酸钠,
对江河、湖泊等水域产生了“营养富集”污染。4A沸石还可用于石油催化裂化、吸附干燥等方面。
2 高附加值领域应用
我国膨润土矿产资源的储量占世界第一位, 但是开发利用的程度很低, 虽然产销量逐年上升, 仍是一种“低出高进”的局面, 即出口低级产品〔原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等) , 进口高级产品(洗衣粉顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等)。
膨润土附加值高的产品有以下几种值得大力开发,即无机织物柔软剂、陶瓷增塑剂、牙膏用研磨剂(增稠剂、触变剂)、颜料填料、造纸功能矿物填料、医药用蒙脱石、酒类澄清剂、化妆品的底料、淀粉改性剂、素食者添加剂、橡塑用改性膨润十、纳米级(有机) 膨润土、膨润土白炭黑、无碳复写纸用显色剂用活性白土、白炭黑/ 膨润土复合填料、纳米级有机膨润土/ 聚合物母料。其中, 用纳米级有机膨润土和聚烯烃等聚合物可以制成纳米级有机膨润土/ 聚合物母料(改质而容易分散之共混物), 纳米级有机膨润十/ 聚合物母料与橡胶或弹性体复合后就可以制备纳米膨润十复合热塑性弹性体, 可加速纳米热塑性弹性体的开发。
膨润土防水毯的施工方法 1、膨润土防水毯材料自重较大,宜采用铲机配合防水毯吊装工具搬运、铺设。 2、膨润土防水毯材料的连接采用搭接的方式。 3、膨润土防水毯在大于10%的坡度上铺设时应尽量减少沿坡长方向的搭接数量，坡上的膨润土垫必须超过坡脚线1500mm以上。D、我们将严格按照递交给监理工程师的膨润土防水毯铺设设计图来铺设，除非得业主或监理要求。 4、用于铺放膨润土防水毯的任何设备不能在已铺设好土工合成材料上面行驶。安装膨润土防水毯时，户外空气温度不能低于0℃或高于40℃。 5、所有外露的膨润土防水毯边缘必须立刻用沙袋或者其他重物压紧，以防止膨润土防水毯被风吹或被拉出周边锚固沟。膨润土防水毯不能在大风的天气情况下展开，以防止被风吹起。 6、膨润土防水毯的铺设方式必须保证膨润土防水毯与下面地基直接接触，排除褶皱。任何褶皱、折叠或拱起都可能会造成土层其他的土工材料发生同样的情况，为了避免褶皱、折叠和拱起，我们将会根据技术说明的要求通过对膨润土防水毯的重新铺放或者切割和修补来消除这些问题。 7、膨润土防水毯的设备必须要得以监理工程师的批准才能使用，不允许使用没有保护的剃刀或者“快速刀”。I、可能损伤到膨润土毯的施工设备不能直接作用在膨润土毯上。可行的铺设方法是推土向后行驶，将吊前推土机前端的膨润土毯铺开。如果土机在地基土上留下了车印，应在铺设工作继续前恢复原状。 8、铺设膨润土毯时尽量减少膨润土毯在地基上的拖拉，以免引起膨润土毯与地面接触面的损坏。如有需要，可以地面上加放一层临时的土工织物，以减少膨润土毯在铺设过程中因磨擦引起的损坏。
9、膨润土毯的铺设和搭接应当与斜坡倾斜的方向平行，如果坡度大于4： 膨润土防水毯的施工要求 1、膨润土防水毯施工前应检查基层,基层应夯实平整、无坑洼积水，无石子树根及其他尖锐物。 2、膨润土防水毯在搬运和施工过程中要尽量避免震动和冲击，避免毯体有较大的弯曲度，最好一次到位。 3、在GCL安装、验收以后，要尽快进行回填工作，如果是配合HDPE土工膜使用的工的程应及时对土工膜铺装焊接，以防被雨淋湿或弄破。 防水机理为：膨润土防水毯所选用的钠基粒子膨润土遇水可膨胀24倍以上，使其形成均匀的黏性高且滤失量低的胶体系统，在两层土工布限制作用下，使膨润土从无序变为有序的膨胀，持续的吸水膨胀结果是让膨润土层自身达到密实，从而具有防水作用。 膨润土复合防水垫（GCL）施工注意事项 1、膨润土复合防水垫（GCL）的储运应防水、防潮、防强烈阳光爆晒。储存时地面应采取架空方法垫起，运至现场的膨润土复合防水垫（GCL）应在当日用完。 2、在进行下道工序或相邻工程施工时，应对已完成工序的膨润土复合防水垫（GCL）妥善保护，不得有任何人为损坏。 3、应尽量避免穿钉鞋、高跟鞋在膨润土复合防水垫（GCL）上踩踏；车辆等机械不得碾压膨润土复合防水垫（GCL）。 4、在GM/GCL复合衬垫的施工中，已铺完成的GCL应在当日完成HDPE 膜的施工或铺设300mm厚黏土保护层，当日不能完成HDPE膜或黏土保护层
宁城县城郊金龙 膨润土矿开发利用方案 赤峰市矿产资源勘查开发技术咨询服务部 二○○三年四月
宁城县城郊金龙 膨润土矿开发利用方案 编写单位：赤峰市矿产资源勘查开发技术咨询服务部拟编：王立明 审核：张忠 总工程师：万力 院长：王文龙 提交单位： 提交时间：二○○年四月
目录 第一章概述 第一节矿区地理位置 第二节自然地理与经济概况 第三节编制依据 第四节项目的前期工作进展 第二章产品的需求现状和预测 第一节产品的需求现状和加工利用趋向第二节产品价格的稳定性及变化趋势 第三章矿产资源概况 第一节区域地质概况及矿区地质 第二节矿床地质特征 第三节矿床水文地质条件及开采技术条件第四节设计利用储量 第四章主要建设方案的确定 第一节建设规模及产品方案 第二节开采方案 第三节防治水方案 第五章矿床开采
第一节露天开采境界的确定 第二节生产能力的确定及矿山服务年限计算 第三节采矿方法 第六章环境保护 第一节废石场的设置 第二节环境影响评价 第三节环保措施 第七章矿山安全 第八章经济评价 一、市场走势 二、经济评价 三、评价结论 附图目录 一、宁城县城郊金龙膨润土矿矿区范围及开拓运输系统1：5000 二、露天采矿采矿方法示意图
第一章概述 第一节矿区地理位置 宁城县城郊金龙膨润土矿位于宁城县城郊镇小马架子村，东与辽宁省建平县、凌源市相毗邻，矿区中心地理座标为： 东经：119°19′22″北纬：41°29′14″ 矿区位于306线国道左侧，距天义镇20公里，距锦—赤铁路线天义镇火车站18公里，距赤峰市133公里，交通较为便利。 第二节自然地理与经济概况 矿区为低丘陵山区，最高海拔高度650米，最低海拔高度600米，相对高差50米，冲沟发育，切割较深。 该区属中温带大陆性气候，寒冷多风，干旱少雨，温差变化大，年最高气温30℃，最低气温-30℃，无霜期140天左右。年平均降水量450mm，蒸发量大于降水量，年蒸发量1751.6mm。 本区经济以农业为主，农作物以玉米、谷子、大豆等为主，劳动力充足。工业相对薄弱，主要为采矿业及相关产业。近年来随着膨润土的开发利用，给当地经济发展带来了新的契机。 第三节编制依据 一、探矿权人委托 探矿权人在探明储量基础上委托我部对划定矿段进行本项目开
Material Sciences 材料科学, 2016, 6(6), 329-333 Published Online November 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/364652416.html,/journal/ms https://www.doczj.com/doc/364652416.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/364652416.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
膨润土改性小知识 天然膨润土在实际应用中性能不够理想，或不能满足特殊应用领域使用要求时，常常需要进行人工改性。改性的原理是蒙脱石在水溶液中吸水膨胀并分散形成胶体，晶层间阳离子以水化离子形式出现，这些水化阳离子与晶体联结并不牢固，可被溶液中其它离子置换取代。这种离子交换过程主要在晶层之间进行，不会引起晶体骨架改变。根据这一原理，可以使用一些无机（锂、钠、钾）或有机阳离子，通过离子交换，实现膨润土的改性。目前常见的改性的膨润土主要有以下几种： （1）有机膨润土 有机膨润土是长碳链季铵盐与膨润土反应的产物。它是利用季铵盐离子与粘土中的可交换离子相互作用，使大的有机离子进入土板层间，覆盖在粘土级粒子粘土表面，形成稳定的有机产品。有机膨润土有湿式和干式两种制法。湿式制法是以水为分散介质，将膨润土先制成浆液，再与季铵盐进行反应。具体操作步骤如下： 去除膨润土中的杂质，制成土浆液，一般固含量为10～20％。 将土浆液进行高速剪切分散，使粒度达到粘土级。 使土浆液与季铵盐反应。 从浆液中分离出有机土，进行洗涤。 在温度<50℃的条件下，使有机土干燥。 干式制法是一种操作简单、生产效益高的新方法。制备时将粘土和适量的季铵盐（占粘土的15～55％）充分混合，在无水和高于季铵盐熔点的温度下反应５～30min。反应完毕，经研磨、过筛、得200目的干态物。它可作为油井钻探液的增稠剂。 （2）锂基膨润士 目前，能在有机溶剂中溶胀和形成胶体的材料较少。而锂基膨润土能够在有机溶剂中溶胀成胶，但我国迄今尚未发现天然锂膨润土。通过对贮量丰富、生产量大的钙膨润土进行简单的改性处理，可得到锂膨润土。在钙膨润土—体系中加入锂盐（如碳酸锂），使锂离子取代钙离子并达到饱和，即可使钙膨润土变为锂膨润土，达到改性的目的。这种改性过程可表示为： 膨润土 - Ca＋Li2CO3 →膨润土 - Li＋CaCO3 将一定粒度原料膨润土和碳酸锂，混匀后加入适量水（水/土 = 4.4～4.8），室温下搅拌反应一定时间后，取出产物烘干、粉碎即得产品。 （3）钠基膨润土 一般地讲，钠基膨润土比钙基膨润土的性能优越。主要表现在：钠基膨润土吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大，最大吸水量为其体积８～15倍，膨胀倍数从几倍到30余倍，阳离子交换量高，在水中分散性好，胶质价高，并且悬浮性、触变性、热稳定性、粘接性、可塑性较好，吸水强度、干压强度、热湿拉强度也较高。所以，钠基膨润土比钙基膨润上经济价值高，工业上常将钙土钠化制备钠土。 膨润土的钠化反应，需要在水及一定温度下才能进行。实现这种钠化反应的途径很多，目前已知的途径有悬浮液法、堆场钠化法、轮辗钠化法、挤压钠化法、双螺旋钠化法等。在涂料生产中常采用悬浮钠化法，此法是在钙基膨润土中加入钠盐改性剂，配制成浆，然后进行搅拌或陈化处理。
膨润土防水毯施工方法细则 1、基层（支撑层、垫层）的处理 1）基层可分为软基和硬基。铺设GCL前要采用必要的设备将基层整平夯实，压实度达85%以上，表面应平整光滑，不能有凸出2cm以上的岩石和其他物体，也不能有明显的空洞。 2）人工湖基础的上层中不能有有毒有害物质。 3）表面应基本干燥，不能有明显积水，若有积水要进行排水作业。 4）基底层、阳角修圆半径应不小于30cm。如修圆半径超过40cm，甚至垂直时，在四周锚固后，采取措施固定，在不破坏防水垫的前提下保证压实。 5）有贯通的管道，必须进行固定处理，用混凝土进行加固，使其不能够晃动。 6）锚固沟必须按要求挖好并压实。 2、GCL铺设前的准备工作： 1）做下料分析，画出膨润土复合防水垫（GCL）铺设顺序和裁剪图。（辅助工具准备齐全） 2）检查膨润土复合防水垫（GCL）的外观质量，记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、空洞等缺陷。 3）膨润土复合防水垫（GCL）的施工应在无雨、无雪天气下进行，施工时如遇下雨、下雪应用塑料薄膜进行遮盖，防止GCL提前水化。 3、GCL的铺设： 1）宽幅、大捆膨润土复合防水垫（GCL）的铺设宜采用机械施工；条件不具备及窄幅小捆膨润土复合防水垫（GCL），也可采用人工铺设。 2）按规定顺序和方向分区分块进行膨润土复合防水垫（GCL）的铺设。
3）铺设膨润土复合防水垫（GCL）时，垫与垫之间的接逢应错开，不宜形成贯通的接逢。 4）膨润土复合防水垫（GCL）搭接面不得有沙土、积水（包括露水）等影响搭接质量的杂质存在。 5）立面及坡面上铺设膨润土复合防水垫（GCL）时，为避免其滑动，可用销钉加垫片将其固定，除了在防水垫重叠部分和边缘部位用钢钉固定外，整幅防水垫中间也需视平整度加钉，务求防水垫稳固服帖地安装在墙面和地面，钉孔部位可视需要作出处理（膨润土复合防水垫施工时把垫长的方向沿着倾斜面平行的方向铺设，以便把下坠堆积的现象减少到低限度。） 6）膨润土复合防水垫两边的土工织物分别为无纺布和编织布，铺设时无纺布应对着遇水面，及在地板上无纺布朝下，在地下室外墙面无纺布朝外。 7）当遇有膨润土复合防水垫（GCL）与管道设备的连接施工时，其施工方法，在管道底部应用混凝土浇灌，防止贯通管道晃动，管道周围缝隙用膨润土粉填实，再进行发密封处理。管道四周的防水垫用细铁铁丝扎紧。 8）当膨润土复合防水垫（GCL）在水利工程中应用时，其特殊的施工方法参见SL/T225《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》。施工时，膨润土防水垫沿水流方向顺水搭接，及上游的膨润土复合防水垫搭在下游的膨润土防水垫上。 9）考虑基础的下沉变形，必要时膨润土防水垫可以在底部打皱1-2个，打皱长度为100mm左右。防水垫的铺设高度必须超出大设计水位100mm左右。 10）当膨润土复合防水垫（GCL）在公路工程中应用时，其特殊的施工方法参见JTJ/T019-98《公路土工合成材料应用技术规范》 11）锚固部位处理，施工时，四周均设置锚固沟，深400mm、宽400 mm。
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
一、矿物性质 1) 物理性质：膨润土一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈浅灰、淡 绿粉红、褐红、黑杂等色。具蜡状、土状或油脂光泽。膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。 2) 化学组成：膨润土的主要化学组分是二氧化硅，三氧化二铝和水。氧化铁和氧化镁含量有时也较高。此外，钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土的Na2O 和CaO 含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。 3) 理化性能：膨润土具有吸湿性，能吸附8-15 倍于本体积的水量。吸水后膨胀，能膨胀数倍，可达30 余倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液，具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力，最大吸附量可达5 倍于它的重量，具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在： 吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大； 阳离子交换量高； 在水介质中分散性好，胶质价高；
它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，PH 值高； 热稳定性好； 有较高的可塑性和较强的粘结性； 热湿拉强度和干压强度高。 所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。 二、主要用途 由于膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定性、脱色性等 性能，被广泛应用于各个工业部门。其主要用途是铁精矿球团、钻井泥浆、铸造型砂粘结剂、动植物油脱色净化。 三、产品质量标准 钻井泥浆用膨润土标准，国内现有两个标准可供参照执行，一个是 地矿部部颁标准( 草案，1983 年修订 ) ；另一个是石油部泥浆用钙基膨润土建议指标。这两个标准均参照美国A.P.I 和 O.C.M.A 标准制订。 四、膨润土的加工改型 由于各种膨润土的矿物组成不同，它们的物化性能有很大差异，因而工业利用的和度也不一样。为了改善膨润土的物化性能，提高其工业利用程度，膨润土的加工改型已成为当前膨润土生产的一个值得重视
各种膨润土的性能及其综合利用现状 膨润土又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物, 其化学成分相当稳定, 被誉为“万能石”。蒙脱土(Montmorillonite )是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一, 但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大, 这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁) 氧(氢氧) 八面体片, 构成2:1型含结品水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级, 是天然纳米材料。 1 主要类型及用途 我国的膨润土资源极为丰富, 遍布26 个省市, 储量世界第一。目前我国膨润十发展较快, 应用已达24个领域。2000 年我国膨润十年产量为250万吨,2003年我国膨润土年产量已超过290万吨, 其中铸造业占38%; 钻井泥浆占24%; 铁矿球团占16%; 活性白土占15% ; 剩余7% 主要消费在轻工、农业、建筑等领域, 尽管这部份领域用量小, 但价值高, 经济效益好。 天然膨润十一般多为钙基膨润土, 其物化性质不甚理想, 如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品, 可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。 1.1 钠基膨润土 自然界产出的膨润土, 绝大部分为钙基膨润土。钙基膨润土较钠基膨润土性能差, 所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。 铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户, 每年用量不少于110万吨。钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性, 可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象, 加之成型性强、型腔强度高, 便于金属行业浇铸湿态或干态型模, 是精密铸件首选的型砂粘结剂。 钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户,每年用量不少于70万吨。在进行油、气钻井等项工作时, 要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土具有强烈的吸水性, 能吸收相当于本身体积8 倍的水, 体积膨胀10-30倍, 在水溶液中呈悬浮和胶凝状态, 分散性好、出浆量大, 因此是制造钻井泥浆的理想材料。 铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户, 每年用量为45 万吨。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要辅料之一, 将精矿铁粉加适量膨润土和水混合后在造球机中滚动成球状, 然后干燥预热、焙烧结成有高强度的球团再进行冶炼。 膨润土可作浑浊水的澄清剂、被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物, 去除率达95%。在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理。圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害, 可在这些场所撒膨润土, 回收高效肥料。 利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆, 用于各种土壤作业的衬壁防渗, 如隔墙建造、灌浆、沉箱、打桩、土地防渗、水泥及混凝十施工添加剂, 污水处理及隧道盾构润滑等。用膨润土防渗层铺河道, 可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺设, 也可以用膨润土与当地十搅拌夯实, 也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗) 毯(板) , 快速修建起储水池、储水窑、输水渠。 膨润土可作防水材料, 如瓦楞纸板填料、两层无纺布中间夹膨润土的防水毡和一层无纺布一层塑料板中间夹膨润十的双重防水板, 该材料己在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工
【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。
膨润土的性能及用途文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
学年论文 学 院 化学化工 专 业 化学教育 年 级 2011级 姓 名 刘 新 河 论文题目 膨润土的性能及用途 指导教师 李玉玲 职称 副教授 成 绩 良好 2013 年 12月10 日
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膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words: bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较 好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应 用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述
阿尔及尔机场新航站楼工程膨润土防水毯施工方案 编制单位：兴润建设集团有限公司编制人： 编制日期：2015年7月30日
一、编制依据 1.机场项目的基础图纸 https://www.doczj.com/doc/364652416.html,TP中基础与结构说明 二、工程概况： 本工程基础为桩承载筏板基础，桩承台较多，地下室底板设有电梯井、集水井等，地下室底板结构标高为-7.1M，垫层底标高-7.2M，承台基底标高-8.45M~-9.35M。设计相对标高±0.000相当于绝对标高+19.45。膨润土防水毯施工范围主要为，桩承台砖胎模内壁、电梯井砖胎模内壁、集水井砖胎模内壁、地下室筏板板外圈砖胎模内壁等。 三、施工准备： 1、技术准备： 1）要认真阅读熟悉施工图，进行图纸会审工作，理解设计意图和分析特殊部位处理方法（阴阳角部位、施工缝部位、水平与竖向搭接部位、以及空鼓和破坏部位修补、成品保护）。 2、材料、机具准备： 1）膨润土防水毯配套使用的材料还包括：膨润土颗粒(膨润土防水粉)、膨润土密封膏、封口压条 2）防水毯主材及其配套材料应分类存放；防水毯应架空放置，架空支点应不少于3个，堆放高度不超过4层；材料堆应用毡布覆盖，防止淋雨或浸泡在水中。 四、施工流程：
底板、侧墙防水施工工艺流程：基层表面处理一铺贴阴阳角附加层防水毯一铺贴大面积膨润土防水毯—铺贴施工缝附加层防水毯一接头处理、防水毯末端收口处理、破损处修补一保护层(底板、)、筏板内侧壁为抹灰一验收。 五、施工方法及施工注意重点： 5.1基层处理 在铺防水毯前，要对混凝土垫层和桩表面进行基层处理。混凝土垫层和围护桩表面不得有明水，否则进行堵漏处理。机场地下室防水等级至少为一级，不允许渗水，结构垫层混凝土在浇筑时应边浇筑边压光抹平，以表面无湿渍。主体结构除采用防水混凝土进行避免出现大的凹凸部位。与基层表面如有突出物应凿除，然后在凿除部位采用1：2．5的水泥砂浆填充抹平。 5.2 阴角部位： 用膨润土密封膏做成5cm×5cm的倒角，阳角部位应凿出3cm×3cm的钝角并用1：2．5水泥砂浆抹弧状。底板、外墙阴阳角处均先进行附加层防水毯的铺贴，再进行大面防水毯施工；膨润土防水毯的黑色塑料膜(mPE)朝迎水面铺设。 5.3底板、墙施工缝处： 先进行大面积防水毯施工再铺贴附加层防水毯。在加强层边缘采用水泥钉固定，固定间距30～40cm，呈梅花形布置。为防止膨润土防水毯提前遇水膨胀，对施工缝处预留搭接部位的防水毯应采用水泥钉、封口压条进行临时封口处理，外露部分采用塑料薄膜临时覆盖。膨润土防水毯临时收口处理见下图1。
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
一．膨润土矿的概况 1．膨润土和膨润土矿：膨润土（Bentonite）是火山喷发后的火山灰的沉积物，受到凝灰岩的积累作用或者玻璃岩的热水作用而形成的一种天然无机粘土矿物，是亿万年前天然形成的，学名叫蒙脱石（Montmorillonite）。膨润土这一名称是美国地质学家W•C•Knight在1898年命名美国怀俄明州洛基山脉附近Fort Benton出露的粘土岩（页岩）时提出来并开始采用的，是一种以蒙脱石类矿物为主要组成的岩石。世界上最著名的膨润土矿位于美国的南达科他州、怀俄明州以及加拿大和格鲁吉亚等国。是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）Si4O10 OH2?nH2O，由于它具有特殊的性质。如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。别名膨土岩；皂土；斑脱岩。 膨润土矿是一种多种用途的矿产，其质量和应用领域主要取决于其中蒙脱石含量和属性类型及其晶体化学特性。因而，其开发利用必须因矿而异，因作用而异。如生产活性白土，钙基转钠基，供石油钻探用的钻井注浆，代替淀粉用于纺纱、印染的浆料，建材上用外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A沸石、生产白炭黑等等。 2．膨润土的化学成分和微观结构 膨润土的一般结构式为： Nax(H2O)4{(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2}膨润土是粒径小于
10-9m的无机质。微观结构显示膨润土为层片状结构，每一层又由两层硅氧四面体和铝氧八面体组成。 (Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O(蒙脱石)； 分析值：Al2O3：16.54%、FeO：0.26%、SiO2：50.95%、Fe2O3：1.36%、MgO：4.65%、CaO：2.26%、K2O：0.47%、H2O：23.29%。膨润土的晶体结构如图所示： 3．膨润土组成：1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质，由于产地为:“ Fort Beton ”，因而取名膨润土(Betonite)。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味。分子式为： 4．膨润土的分类
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