凹凸棒土改性的研究进展

ａ ｔｖ ｔｏ ｗａ ｏ ｔｏｌｄ ｂ ｔ ｅ ｈ ０—５ Ｃ ｅ ｐ ｒｔ ｅ ｒｎ ｅ ｔｅ ｆｒ ｌ ｈ ｅ ｍ ｉｓｏ ｏ ｔｎ ｅ ｓ ｅ ｒ ａｅ ３ ， ｎ ｅｂ ｎ ｉｇ ｃｉａｉｎ ｓｃ ｎｒ ｌ ｅｗｅ ｎ ｔｅ １ ２ ０￣ ｔｍ ｅａｕｒ ａ ｇ ，ｈ ｏ ｍａｄ ｙｄ ｅ ｓｉｎ ｃ ｎｅ ｔａ ｌａｔｄ ｃｅ ｓ ｄｂｙ２ ％ ａ ｄ ｔ ｅ ｄｎ ｅ ５ ｅ ｔ ｈ ｓｒｎ ｈａ ｐ ｏ ｃ ｅ ｅｒｓｎｆｌ ｄｗｉｈｆ ｕ． ｔｅ ｇｔ ｐ ｒ ａ ｈ ｄｔ ｔ ｅ ｉ ｌ ｔ ｏ ｒ ｏｈ ｉｅ ｌ
Ｋｅ ｒｓ ａａ ｕｇｔ ｕｅ． ｒ ｌｅｙ ｅｒｓ ｆｒ ａｄｈ ｄ ｓｉｎｃ ｎｅ ｔ ｂｎ ｉｇｓ ｅｇｈ ｙｗｏ ｄ ｔ ｐ ｌｉ ｔ ｅ ｒａｆ ｍａｄｈ ｄ ｉ ｏｍ ｔ ｙ ｅｅ ｓ ｏ ｔｎ ｅｄｎ ｔ ｎ ｔ － ｏ ｅｎ ｅ ｍｉ ｏ ｒ
在 众 多人造 板 胶 黏剂 中 ， 醛树 脂 胶 黏剂 （ ｖ 脲 ｕ） 由于 其在热 压时 固化 时 间短 、 用方便、 本低廉 、 使 成 无
Ｓ ｅ ｎ ｆｎ Ｊａ ｇＬ Ｐ ｎＹ ｃ ｉ Ｈｅ ｎ ｂｎ ｈ ｎＱｉｇ ｅ ｇ ｉ ｉ ａ ｅ ａ ｎ ｇ ｉｇ Ｂｉ （ ｃ ｏ ｌ ｆ ｔｒ ｌ Ｓ ｉｎ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆ ｎｎ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ￣ ｈ ｕ Ｊ ｎ ｓ ２ １ １ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｍａｅｉ ｓ ｃｅ ｃ ａ ｄＥ ｇｎ ｅ ｉ ， ｈｎ ａ ｎ ｉｅｓ ｙ ｏ Ｍｉｉｇａ ｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｘ ｔ ｏ ． ｉ ｇ ｕ ２ １ ＠ ，ａ
摘
要
采 用凹凸棒土改性脲醛树脂胶粘剂， 究了凹土添加量和热活化温度对树脂 甲醛释放量和胶 结强度 的影响。结果表明： 研 凹土添加

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。

2 [4]
2 凹凸棒土的改性
常用的凹凸棒石粘土改性方法分为热处理 、 酸 处理 、 碱处理和有机改性处理 . 适当的热处理和酸 处理可以增大凹凸棒土的比表面积 , 增加活性中心

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, 其截面为
0. 37 nm × 0. 64 nm. 微观的层链状结构致使凹凸棒
土宏观呈纤维状形貌 , 其孔道在沿着纤维生长方向 上 . 由于自身结构中的纳米级孔道 , 因而天然的凹 2 凸棒土具有很大的内表面积 (高达 600 m / g) ; 同 时 , 由于晶体颗粒细小只有几十纳米 , 因而外表面 积也很大 , 可高达约 300 m / g . 正是因为其较大的比表面积 , 特殊的表观形貌
赵 旭 , 袁忠勇
(南开大学化学学院新催化材料科学研究所 , 天津 300071)
摘 要 : 凹凸棒石粘土由于其特有的纤维状形貌 、 高比表面积 、 微孔孔道和稳定的结晶态结构 , 在吸附 、 脱色 、 流变性和催化等方面有非常广泛的工业应用 . 本文较为全面地综述了凹凸棒石粘土的活化改性处理方法 , 总 结了目前凹凸棒土的实际应用领域 , 指出其工业应用发展前景 . 关键词 : 凹凸棒石粘土 ; 改性处理 ; 吸附 ; 催化 中图分类号 : O613. 7 收稿日期 : 2009 - 07 - 02 作者简介 : 赵旭 ( 1985 - ) , 女 , 硕士研究生 , 主要从事新催化材料和催化反应的研究 . 通讯联系人 : 袁忠勇 (1968 - ) , 男 , 南开大学特聘教授 ,博士生导师 , 研究方向 : 多孔材料和纳米催化 . 文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 4970 ( 2009 ) 05 - 0001 - 10

凹凸棒土含量的检验主要有以下几种方法： （１）Ⅺｍ检验。内插标样Ｘ射线粉晶衍射（Ⅺｍ）分析方法 是目前较为精确、简便的粘土定量分析方法。该方法以石英为 稀释剂，刚玉为内插标准物质，通过系统测定稀释后的凹凸棒石 （１１０）衍射峰和刚玉（１１３）衍射峰的积分强度比（∑Ｉ凹凸棒ｄ （１１０）／∑Ｉ刚玉ｄ（１１３）），拟合出线性方程［１３］：
万方数据
云石组分，所以Ｍｇ元素可在定量分析中作为分析的特征元素。 Ｍｇ元素的含量也可通过原子吸收光谱法来测定，从而间接得 到凹凸棒土的含量。
（３）ＴＥＭ和ＳＥＭ法检验，可以通过观察样品的显微结构， 即样品的晶形、晶貌及大小得到样品的体积百分含量。一般 ＳＥＭ的解析度比ＴＥＭ要低，准确度较差些。从这两种电镜得 到的都是半定量的结果。
ｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｓｔｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ‘ｌｓ． ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ，ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ，ｍｉｎｅｒａ卜ｃｈｏＯｓｉｎｇ，ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｆｕｒｔｈｅｒ－ｐｒｏｃｅｓｓ—
ｉｎｇ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
０前言
凹凸棒土简称凹凸土（ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ），又名坡缕石（ｐａｌｙｇｏｒｓ— ｋｉｔｅ），是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的粘土 矿。１８６２年俄国学者隆科钦夫最早在乌拉尔矿区的热液蚀变 产物中发现并将它命名为坡缕石，１９３５年法国学者Ｄｅ ｌａｐｐａｒ－ ｅｎｔ在美国的左治亚洲凹凸堡的漂白土中发现一种新的粘土并 命名为凹凸棒上，后来Ｈｕｇｇｉｎｓ证明两种物质具有相同的结构， 是同一种矿物。凹凸棒土产出地质环境特殊，其广泛的应用以 及巨大的潜在应用价值使其在粘土矿物学、材料科学、物理化 学、土壤科学、环境工程受到广泛的重视［１￣５］。‘

１．４ 酸 碱 盐改性 凹凸棒土经酸浸泡后其 内部四面体与八面体结
构部 分 溶 解 。 同时 ，半 径 较 小 的 Ｈ 会 置换 出 凹 凸 棒土层 问的 Ｋ 、Ｎａ 、Ｍｇｚ 和 Ｆｅ¨等 ，排 除凹凸棒 土中的杂质 ，扩大孔径，同时改变凹凸棒土胶体的带 电性和吸附活性 ，提高吸附｜陛能 ，但酸溶度过高会溶 解 凹 凸棒 土结 构 Ｊ。凹 凸棒 土 在 碱 液 中 ，末 端 的 Ｓｉ—Ｏ四面体溶解速度大于 Ｍｇ¨ 、Ａ１¨和 Ｆｅ¨的溶 解速度 ，形成无定形态的 Ｍｇｏ和 ＦｅＯ 的聚集 ，使得 比表 面积小 范 围 的增 加 。盐 改 性 机 理 与 酸 改性 相 似 ，主要 是通过 离 子 交换 置 换 凹 凸棒 土 层 间 直 径 较 大的离 子来 扩大孔 径 。 １．５ 有机 改性
更 高 。
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应用化工
第 ４５卷
棒石 晶体 通道 中 的杂质 ，削弱 层 间键 力 ，利于 吸附 质 规热 活化 （２００ ｑＣ）需 要 ２ ｈ，而微 波 热活 化 （微 波 炉
分子的扩散 ，从而使其吸附性 能得到提高。提纯分 输出功率 ７５０ Ｗ）仅需要 ２ ｍｉｎ，且其 吸附效果与前
为 干法 和湿法 两种 。干 法 提纯 是 利 用 空气 分级 ， 者相 比相 差不 大 。
有机改性一般与物理改性结合 ，通过物理改性 对凹凸棒土进行前处理 ，再 以大分子量的有

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。

基于凹凸棒土改性及其在环境水处理应用的研究摘要】目的：将凹凸棒土改性为一种新型载体絮凝吸附剂与分子筛，解决常规工艺处理北方寒冷地区低温高色高氨氮水源水效果不佳的问题。

研究基于改性凹凸棒土的脱色脱氨氮水处理工艺集成技术，保障北方寒冷地区的饮用水安全。

方法：利用 X 射线荧光光谱、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜与孔径分布等测试方法，通过研究改性凹凸棒土的微观结构、矿物特征与形成过程，分析适于低温脱色脱氨氮的凹凸棒土的最佳改性方式。

结果：壳聚糖改性凹凸棒土（CPA）脱色效果显著，机理以静电吸附、化学反应为主；提纯凹凸棒土脱色效果次之；碱改性凹凸棒土（4A 分子筛）脱 NH -N 效果显著；热、酸改性凹凸棒土对 NH -N去除率低。

结论：结果表明：pH 值与污泥回流量是影响色度去除率的显著性因素。

HA-颗粒溶液主要与 PFA 水解产生的络合物发生反应。

CPA 能有效去除溶解性有机物，并能作为“凝核”增大絮体的强度以及破碎后絮体的恢复能力。

回流污泥能促进 CPA 对 HA 的吸附，改善低温低浊现象。

强化混凝后，出水受色度、温度影响程度降低。

以上分析与结果使凹凸棒土改性及其在环境水处理应用趋于优化。

【关键词】凹凸棒土；改性；环境水处理【中图分类号】R161.4+1【文献标识码】A【文章编号】1276-7808（2015）-04-379-01前言随着生活水平的不断进步，人们对环境质量的的要求也不断增加。

近年来，国家不断提高对饮用水质量要求，凹凸棒土产于特殊的地质环境条件下，具有许多特殊优异的性能，以吸附、粘结、催化等不同作用被广泛应用于脱色及建材、纺织、水处理、地质勘探等行业。

本文主要探讨了近年来关于凹凸棒土不同改性处理及用于环境处理方面的研究，特别是处理北方寒冷地区低温高色高氨氮水源水方面的研究进展。

1.一般资料凹凸棒土呈土状，多产自沉积岩和风化壳中，颜色呈白色或灰白色，有弱丝绢光泽。

土质细腻有滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。

Ｒ Ｎ Ｊｎ， Ａ ｉ ， Ｕ ｏ ｇｃｕ Ｚ Ａ ｅ ．ｏｇ， Ｉ Ｎ ｕ ｉ ， Ｅ ｕ Ｔ Ｏ Ｌｎ ｇ Ｇ Ｏ Ｙ ｎ ． ｎ， Ｈ Ｏ Ｆ ｎｈ ｎ ＬＡ Ｇ Ｓ －ｅ ｈ ｊ
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｖｒ ｎ ｎａ ｎ ｎｃｐ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ｇ Ｌａ ｚ ｏ ｉｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ， ｎ ｈ ｕ７ ０ ７ ， ｉ ａ １ Ｓ ｈ ｏ Ｅｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｄＭｕ ｉｉａ ｇｎｅｒｎ ， ｎ ｈ ｕＪａ ｔｎ ｉｅｓｔ Ｌａ ｚ ｏ ３ ０ ０ Ｃｈｎ ； ｏ ｏ ａ Ｅ ｙ
２ Ｇａ ｓ ｈ ａ ｇａＡ ｔ ｕｇｔ ｌｙ ｅｈ ｏｏ ｙＣ ． ｔ． ａ ｚｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ． ｎｕＳ ｕ ｎ ｔｉ ｔ ｐ ｌｉ Ｃ ａ ｃｎ ｌｇ ｏ， ｄ， ｎｈ ｕ７ ０ ７ ， ｈｎ ） ａ ｅ Ｔ Ｌ Ｌ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｔ ｐ ｇｉｅｕ ｑｕｅｃ ｙ ｔ ｌｆ ｒ ｂｒ ｕｓｏ ｏ ｌｋ ｒ ｓａ ｔｕｃｕｒ ｆｃ ｉ ａ ｄ ａ ｒｉ ｉｈｌ ｒ ｅｓ ｒａ ｅａ ｅ ， ｈｉｈ ｔ ａ ｔ Ａｔａ ｕｌ ｔ ｎｉ ｒ ｓａ ｏ ｍ ｆ ｏ ｒｒ ｄ—ｉ ｅｃ ｔｌｓｒ ｔ ｅｏ ｈａｎ ｎ ｌｙｅ ｔ ｔ ａ ｇ ｕ ｆｃ ｒ ａ ｗ ｃ ｉ ｙ ｗ
【 摘 要 】凹凸棒石 独特 的纤维状或棒状 晶体形态和层链状 晶体结构使其具有 很大 的比表面积 ，因而具有特殊的物理化
学性质 ，主要包括 吸附胜、离子交换、流变性 、催化性和可塑性等 。但天然凹凸棒石粘土 由于产地 和组成不 同而含有较多的 杂质 ，严重影响凹凸棒石粘土的 良好性能。经研究发现用提纯的方法对 凹凸棒石改性可 以除去其通道 中的杂质 ，增加其 比表 面积 ，从而提高了吸附和离子交换性能 ；用 热活化 、酸化、碱化 、有机改性、无机 改性 、混合法对原凹凸棒石进行改性可以 使其疏松 多孔 ，比表 面积增加 ，吸附 陛能也随之提高 ，因而对其改性有较 高的社会效益和经济效益。

层 链 状 过 渡 结 构 的 含 水 富 镁 硅 酸 水 ，见 凹凸棒石粘土 晶体结构 图 １ 。 盐 为 主 的 粘 土 矿 ， 在 矿 物 学 上
属 于 海 泡 石 族，其 化 学 式 为： Ｍｇ ５ （ Ｈ ２ ０） ４ ［ ｓ ｉ ４ ０ｌ ０ ］ ２ （ ０Ｈ） ２・ ４ Ｈ ２ Ｏ。
凹凸棒 土的表 面改性 与应 用
孙 镇镇 ／文
凹凸棒 土是 国民经济建设 中重要的填 充材料之一 ，其在轻工业 ，农业 ．建 材业 ，食 品等众 多行业 中得
到 广泛 应 用。凹凸棒 土制备成 纳米 级之 后，粒 子表 面积增 大 ，表 面能升 高 ，粒 子处于非稳 定状 态 ，易产生
粒子 “ 团聚”现 象，形成聚集体 ，难以分散 于其他介质 中，直接 应 用效果 不好 ，因此 为 了拓展 应 用，改善 它 与橡 塑基体的相容性和在基体 中的分散 性 ， 就 需要对 其进行表 面改性 。本文首 先介 绍 了凹凸棒土 的组成 、
结构 与分类 ，然后对 凹凸棒 土表 面改性技 术进 行 了简要 概括 ，最后对 凹凸棒土的应 用进行 了简述 。
凹 凸 棒 土， 又 名 坡 缕 石 的研 究起 步 比较晚 ， 且资源利用率 较低 ， 加工等 比较低 端的领域 ，初级加工产品 （ Ｐ ａ ｌ ｙ ｇ ｏ ｒ ｓ ｋ ｉ ｔ ｅ ） ，其矿 物几 乎 遍 及 世 界 使用 范围较小 ，产 品开 发的多样 化、系 和低 附加值产 品比例较 高 ，这造 成了优 各地 。早 在 ２ ０世纪 ４ ０年代 ，美 国就 已 列化 程度不够 。我 国生产 的凹凸棒 土产 质原料往往不 能用于生 产或无法 大量 生
开采应 用 凹凸棒 土 … 。我国对 凹凸棒 土 品主要 应用于轻化工 、建材 、农 业食 品 产高档产品的缺陷。

当代化工研究Modern Chemical Research124科研开发2020・03凹凸棒石改片生万法及研究进展*李一京"谢鑫U2袁苗苗"柳芳芳"苏琼1.2王鸿灵仁庞少峰1,2王彦斌山(1.西北民族大学化工学院甘肃7300302.甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室甘肃730030)摘耍：凹呂棒石具有广泛的工业应用价值，但是天然凹凸棒石含有大量杂质，吸附能力不高、吸附选择性差，因此需要进行改,性以提高凹凸棒石的性能.本文简述了凹凸棒石的表面改性技术.总结了现阶段对改性凹凸棒石的相关研究进展.关键词：凹凸棒石；表面改性；吸附剂中图分类号：TD985文献标识码：AModification Methods and Research Progress of AttapulgiteLi Yijing",Xie Xin1,2, Yuan Miaomiao1,2,Liu Fangfang1,2,Su Qiong12,Wang Hongling1,2,Pang Shaofeng12,Wang Yanbin1,2*(1.Northwest Minzu University,School of Chemical Engineering,Gansu,7300302.Key Laboratory for Utility of Environment-friendly Composite Materials and Biomass in Universities of Gansu Province,Gansu,730030)Abstract:Attapulgite has a wide range of industrial applications,but natural attapulgite contains a large amount of impurities,has low adsorption capacity,and p oor adsorption selectivity,and therefore needs to be modified to improve the performance of a ttapulgite.This paper briefly describes the surface modification technology of a ttapulgite.The research progress of m odified attapulgite at this stage is summarized.Key words x attapulgites modification^adsorbent1.引言表1HC1浓度对凹凸棒石的影响凹凸棒石是_种常见的黏土矿物，常被广泛应用于环境—胚五—凹凸棒石的变化友好型吸附剂。

改性凹凸棒土在水处理中的应用现状工业技术的快速进展，进入水中的污染物数量和种类急剧加添，尤其是那些毒性较强且难降解物质，造成水体污染日趋广泛和严重，加剧了水资源的紧张情形，同时威逼着人类的健康和安全。

因此，多种技术被应用于水体污染物处理，如电化学分别、絮凝沉淀、膜滤法、离子交换和溶剂萃取技术．但是，这些技术大多存在耗时、费用高、效率低等问题．吸附技术作为一种工艺简单、操作便利的污水处理技术，具有广阔的应用前景，而低耗能、可再生的、无毒的吸附材料的开发成为吸附技术的讨论重点。

凹凸棒土是我国一种储量丰富的矿产资源，是在水处理中开发成本低廉，效果显著的环保吸附材料。

其多孔型链层状晶体结构，导致数量浩繁的孔隙与孔道贯穿于整个结构中，因此，凹凸棒土的比表面积很大，有很好的吸附性能。

此外，凹凸棒土表面有可交换的阳离子和羟基，可以与重金属离子和有机物发生离子交换作用或形成配位键，因此，常常作为吸附材料，用于处理含有重金属或有机物的废水。

但是，凹凸棒原状土含有大量的杂质，影响凹凸棒土的使用性能，需要经过提纯和改性处理才能更好地达到吸附效果。

１凹凸棒土改性方法及吸附机制1.1改性方法目前较常用的改性方法重要包括无机改性和有机改性，无机改性重要包括高温活化、酸活化、碱处理、盐渍处理、微波处理和超声波分散技术。

其中，高温活化、酸活化和微波处理的重要作用是使内部结构变得疏松多孔，加添比表面积，有讨论表明，与原状土相比，比表面积可以提高几倍到几十倍，从而加强了吸附力。

在肯定时间内，凹凸棒土的比表面积与这３种方法的处理时间呈正相关，但是处理时间过长会引起凹凸棒土结构的坍塌，直接影响其吸附性能。

碱处理和盐渍处理重要是通过改性剂中的金属离子与凹凸棒土层间的Fe3+､Mg2+､Na+以及其他微小粒子发生离子交换，造成凹凸棒土结构电荷不平衡，加强了凹凸棒土的吸附活性；超声波分散技术利用超声的空化作用以及在溶液中形成的冲击波和微射流，使分子间产生猛烈的碰撞和聚集作用，提高吸附性能。

凹凸棒 土又 称坡 缕 石 或 坡缕 缟 石 ， 呈 土状 、 致
密块状 ， 产 于沉积 岩 和 风化 壳 中， 是一 种 具 链 层状
凹凸棒 土的 结构
凹凸棒 土 是 …种具 有 纤 维层 链状 过 渡结 构 的 含水富 镁 硅 酸 盐 为 主 的黏 土 矿 ， 其化学式为： Ｍｇ （ Ｈ ｏ） Ｅ Ｓ ； ０ ］ （ ＯＨ） ・ ４ Ｈ， Ｏ． 在 １ ９ ４ ０年 由 Ｂ ｒ ａ ｄ ｌ ｅ ｙ ［ ２ 提 出其 理 论 化 学 成 分
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ９—４ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ｌ ～０ ０ ７ ０—０ ６
凹 凸棒 土 及 其 改性 物 处理 工业 污水 的研 究进 展
赵玲 令 ，潘 健 民 ，李 蓉佳
（ 上 海 工 程 技 术 大 学 化 学 化 工 学 院 ，上 海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ）
结 构 的含水 富镁 硅 酸盐 黏 土 矿 物 ． １ ９ ７ ６年 中 国学 者许冀 泉 等Ｉ １ 在 中 国江苏 省 六合 县 竹 镇小 盘 山发 现该 矿 ， 并 根据 奥特堡 （ Ａ ｔ ｔ ａ ｐ ｕ ｌ ｇ ｕ ｓ ） 之音 同时兼 顾
该矿 的 晶体 结构 特征 ， 译成“ 凹 凸棒 石 ” ， 近年 来 在
，
Ｔｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｄｉ ｎｇ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｈｏ ｗｓ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ａ ｄｓ ｏｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ａ ｐ ｕｌ ｇ ｉ ｔ ｅ ｉ ｓ ｅ ｎｈ ａ ｎｃ ｅ ｄ ｏｂ ｖｉ ｏ ｕｓ ｌ ｙ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈｅ
摘 要 ：综述 了国 内外对 凹 凸棒 土及 其 改性 物 处理 工 业 污水 的研 究进 展 ， 从 凹 凸棒 土 的 结 构 特 性、 改性 方法及 在 工业污 水处理 中的应 用现状 进行 分析 ， 发 现 改性后 的 凹凸棒 土 的吸 附能力显 著

第 12期
郑建东等: 凹凸棒土 高温改性的研究
1 83 7
3 411. 1 cm - 1 波段出现吸收峰, 这是凹凸棒土中不 同结 构 水 的 羟 基 伸 缩 振 动 产 生 的 吸 收 峰。 在 1 655. 5 cm - 1 处的吸收峰 属于配位 水和吸附 水分 子的弯曲振动谱带; 在 1 198. 7 cm- 1处可能是 (M g, A l) O 键的伸缩振动引起的, 在 1 028. 7 cm - 1处则 是 S i O 键伸缩振动引起的吸收带, 而 982. 7 cm- 1 处估计是 S i O Si键的伸缩振动。从图 2可以看 出, 高温改性后的凹凸棒土在其他波数范围内并没 有产生新的吸收峰, 原有的吸收峰在 3 500 cm- 1处 有所减弱, 说明经过高温改性后凹凸棒土中孔结构 中的配位水和部分吸附水分被除去, 同时与金属离 子相连的羟基也被除去, 表明高温改性过程对凹凸 棒石的结构产生明显的影响。
随着工业的发展, 重金属离子的污染日趋严重。 重金属离子不能够被微生物降解, 而且容易通过生 物链传入人体, 不易去除, 严重威胁到人体健康 [ 1] 。 C r6+ 是水污染重金属离子之一, 在水溶液中主要以 C rO24- , C r2 O47- 形式存在, 具有很高的氧化性, 且易 被人体吸收并导致肝癌等严重疾病。目前, 处理工 业废水中的重金属离子的主要方法是吸附法。吸附
表 1 改性凹凸棒土的比表面积 Tab le 1 Su rface area in for attapu lgite samp le
under variou sm od ification tem peratures
改性温度 / 原土
比表面积 /( m2 g- 1 ) 72. 6

2009年第28卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·99·化工进展凹凸棒黏土的研究及应用进展樊国栋，沈茂（陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安 710021）摘要：凹凸棒黏土是一种具有独特结构、性质和广泛用途的工业矿物。

本文综述了凹凸棒黏土的矿物特性、改性机理及应用等方面的研究，着重介绍了凹凸棒黏土在有机-无机复合高分子材料和催化剂方面的研究进展。

关键词：凹凸棒黏土；晶体结构；酸化机理中图分类号：TQ 432.2 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2009）01–0099–08Advances in research and application of attapulgiteFAN Guodong，SHEN Mao（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi’an 710021，Shaanxi，China）Abstract：Attapulgite is a kind of mineral with particular structure，characterisitcs and wide application. The paper reviews its mineral characteristics，modification mechanism and products application. It discusses the application and development prospect of attapulgite products in organic-inorganic composites and catalyst.Key words：attapulgite；crystal structure；modification mechanism凹凸棒黏土简称凹土（attapulgite），又名坡缕石（palygorskite），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、吸水性强、遇水不膨胀、湿时具有黏性和可塑性等特性。

凹凸棒土的应用与研究凹凸棒土是一种具有特殊颗粒形状的土壤，其表面呈现出凹凸不平的特点。

这种特殊形状赋予了凹凸棒土独特的力学特性和应用价值，因此得以引起许多研究人员的兴趣和关注。

本文将从应用与研究两个方面来探讨凹凸棒土的特点和其在不同领域的应用前景。

首先，凹凸棒土具有良好的渗透性能。

由于其表面的凹凸不平，导致土壤颗粒之间形成了许多细小的颗粒间隙。

这些颗粒间隙对于水分的渗透具有较好的通道，使得凹凸棒土在土壤保持水分和排水方面具有明显的优势。

因此，凹凸棒土可以被广泛应用于农业灌溉系统、土壤改良以及水土保持等领域。

其次，凹凸棒土具有较好的抗压性能。

由于凹凸棒土表面的颗粒形状，使得其在受力时能够更好地承受来自上方的压力。

这种抗压性能使得凹凸棒土成为一种理想的填料材料，可以用于路基填充、土体加固以及建筑基础设施的支撑等方面。

同时，凹凸棒土还可用于制备土体抗震基础，具有较好的减震和防护效果。

此外，凹凸棒土在环境修复方面也有着良好的应用前景。

由于凹凸棒土具有较大的比表面积和较强的吸附性能，可以有效地吸附和降解有机物、重金属等有害物质。

因此，凹凸棒土可以被广泛应用于土壤污染治理、废水处理以及环境修复等方面，对改善环境质量具有重要意义。

除了上述应用方面，凹凸棒土的研究也受到广泛关注。

目前主要涉及以下几个方面：首先是凹凸棒土的形成机制和力学特性研究。

通过对凹凸棒土形成机制和其力学特性的深入研究，可以更好地理解凹凸棒土的形成过程和力学行为。

这对于进一步发展和应用凹凸棒土具有指导意义。

其次是凹凸棒土的制备与改性研究。

通过合成和改性凹凸棒土，可以调控其形貌、结构和力学性能，使其更好地满足不同领域的应用需求。

最后是凹凸棒土在生物医学领域的应用研究。

由于凹凸棒土具有较大的比表面积和较强的吸附性能，可以作为药物载体、生物传感器和细胞培养基质等方面的研究对象。

对凹凸棒土在生物医学领域的应用研究有助于开发新的生物医学材料和器械，为医疗保健领域提供新的解决方案。

凹凸棒石的表面改性和吸附重金属离子性能研究凹凸棒石是一种天然矿物材料，其具有坚硬、耐磨、酸碱稳定等优点，被广泛应用于水处理、废水处理、环境修复等领域。

然而，凹凸棒石表面的化学性质和孔隙结构限制了其在吸附重金属离子方面的应用。

为了提高凹凸棒石的吸附性能，对其进行表面改性是一种有效的方法。

表面改性是通过在凹凸棒石表面引入其他物质或改变其结构，以增强其吸附性能。

一种常见的表面改性方法是利用阳离子交换。

阳离子交换是指在固体表面上引入具有较强亲合力的阳离子，以吸附重金属离子。

例如，将凹凸棒石与二价和三价阳离子溶液接触，可以使阳离子与凹凸棒石表面的负电荷进行交换，从而增加凹凸棒石表面对重金属离子的吸附能力。

另一种常见的表面改性方法是利用有机改性剂。

有机改性剂通常具有亲水基团和亲金属基团，可以与凹凸棒石表面发生化学反应或形成配位键，从而增强吸附性能。

例如，利用十六烷基三甲基溴化铵等有机改性剂改性凹凸棒石表面，可以使其表面疏水性降低，增加重金属离子的吸附量。

除了表面改性，调控凹凸棒石的孔隙结构也是提高其吸附性能的重要手段。

凹凸棒石的孔隙结构可分为微孔和介孔。

微孔对中小分子的吸附具有较好的效果，而介孔可以增加吸附剂与被吸附物质之间的接触面积，提高吸附效率。

因此，通过控制凹凸棒石的烧结温度、孔隙生成剂的添加量等方法，可以调控凹凸棒石的孔隙结构，以适应不同重金属离子的吸附需求。

凹凸棒石的表面改性和吸附重金属离子性能的研究已经取得了一定的成果。

许多学者通过实验和理论模拟等方法，探索了不同表面改性剂对凹凸棒石吸附性能的影响。

例如，研究发现，改性剂的疏水性越低，其对于重金属离子的吸附能力越强。

同时，改性剂的碱洗程度和改性剂与凹凸棒石之间的质量比例等因素也会影响吸附性能。

此外，一些研究还探索了凹凸棒石在混合型床层反应器中的应用。

混合型床层反应器是一种将催化剂和吸附剂结合在一起的技术，可以在同一反应器中实现吸附和催化反应。

通过将凹凸棒石与金属催化剂共同固定在载体上，可以实现同时对有害物质进行吸附和降解的效果。