膨润土改性的研究进展

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，是以蒙脱石为重要成分的粘土矿物,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周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重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。

目前我国膨润十进展较快,应用已达24个领域。

2000年我国膨润十年产量为250万吨,2023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%重要消费在轻工、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。

第１６卷第２期　２００７年６月　地质与资源　

ＧＥＯＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　Ｖ０１．１６　Ｎｏ．２　

Ｊｕｎｅ，２００７　

文章编号：１６７１—１９４７（２００７）０２—０１５５—０６　中图分类号：Ｐ６１９．２５　文献标识码：Ａ　

膨润土研究现状及其作为ＰＲＢ反应介质的探讨　杨　维，杨军锋，王立东，王　虎，郭　毓　（沈阳建筑大学市政－９环境Ｓ－程学院，辽宁沈阳１１０１６８）　

摘要：在阐述膨润土的矿物学特性、类型及其改性方法（包括酸活化、焙烧、无机盐，有机铵盐）的基础上，探讨了其在废水处　理、垃圾填埋场和土壤改良中的应用现状，并以膨润土作为反应介质，ＣＯＤ（化学需氧量）、Ｃｒ６　和ＮＨ　为靶污染物，进行垃圾　渗滤液对地下水污染的渗透反应格栅（ＰＲＢ）实验研究，结果表明：ｐＨ值和ＤＯ（垃圾渗滤液中的溶解氧）对靶污染物的去除效　果有一定的影响，且反应介质对ＣＯＤ、ｃｒ６　和ＮＨ　的去除率分别为５３％、５１％和５３％，此结果说明了以膨润土作为ＰＲＢ的反　应介质是可行的．　关键词：膨润土；靶污染物；ＰＲＢ；反应介质　

膨润土又称硼润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要　成分的黏土岩．我国的膨润土储量仅次于美国，居世　界第２位，现年开采量达２００万吨，主要集中在东北及　东部沿海各省ｎ　．２０世纪４０年代我国就开始利用膨润　土作黏结剂、漂白剂，及用于净化石油等；７０年代美国　试制成防水板，将其用于地下工程中；８０年代日本将　膨润土和防水膜重合在一起，形成双重或三重防水材　料乜　．目前，我国将膨润土作为黏结剂、吸附剂、絮凝剂　等，广泛应用于铸造、石油、化工和环保等领域．　可渗透反应格栅（Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｂａｒｒｉｅｒ，ＰＲＢ）　技术是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复　技术．ＰＲＢ是一个填充有活性反应介质的被动反应　区，当被污染的地下水通过时，污染物能被降解或固　定，从而达到治理污染组分的目的　】．目前，ＰＲＢ的反　应介质主要是Ｆｅ。，或与活性炭、沸石按一定比例混合　使用．但是Ｆｅ。的价格比较昂贵，作为ＰＲＢ反应介质　是不经济的．膨润土储量丰富、价廉易得，且具有良好　的吸附性．　１　膨润土的矿物学特性及类型　１．１　矿物学特性　膨润土的主要矿物组成为蒙脱石，因此蒙脱石的　特性决定了膨润土的基本性质．　蒙脱石的晶体结构为单斜晶系，由两层硅氧四面　体片中间夹一层铝（镁）氧（氢氧）八面体片构成２：１型　收稿日期：２００６—０８—２２；修回日期：２００６一ｌ０—２３．李兰英编辑．　基金项目：辽宁省教育厅重点实验室开放基金项目（编号ＨＪ一２００６１１）资助　层状硅酸盐，其一般结构式为Ｎａ　（Ｈ：Ｏ）　［Ａｌ：一　Ｍｇ　Ｏ　（Ｓｉ　Ｏ　ｏ）（ＯＨ）：］．蒙脱石的２个结构单元层之间由可　交换的大半径阳离子Ｎａ　、ｃａ“、Ｋ　等充填ｎ】．四面体　中的ｓｉ　可以被Ａｌ¨置换，八面体中的ｓｉ“、Ａｌ¨可被　Ｆｅ¨、Ｆｅ“、ｚｎ“、Ｌｉ　等置换，形成一系列复杂的化学成　分和层间负电荷．晶格置换前蒙脱石的电荷基本平　衡，而置换后产生了电荷差，晶片内和晶层内的化学键　更偏于离子键，使晶层具有吸附阳离子的能力．为保　持电价平衡，结构单元层之间存在的Ｋ　、Ｎａ　、Ｃａ２　等　大半径阳离子可以发生同电性离子的等电量交换作　用，从而使蒙脱石具有离子交换能力．同时，膨润土有　很大的内外表面积，使其具有很强的吸附能力．　１．２　膨润土的类型　依据蒙脱石的可交换离子种类、数量及其比例，可　对膨润土进行属性划分，但不同国家的划分略有不同．　欧美国家根据蒙脱石的碱性系数将其划分为钠基膨润　土和钙基膨润土；前苏联则根据蒙脱石中可交换阳离　子总量的百分比将膨润土划分为钠基膨润土、钠一钙　基膨润土、钙一钠基膨润土、钙基膨润土、钙一镁基膨　润土、镁一钙基膨润土等．我国对膨润土的属性划分　方法如下：根据蒙脱石晶层间交换性阳离子的碱性系　数将其划分为钠基膨润土和钙基膨润土Ｈ　；根据膨润　土一水体系所形成的悬浮液的ｐＨ值将其划分为钠基　膨润土（８．５～１０．２）和钙基膨润土（６．９～８．５）；《膨润　土矿地质勘探规范》是根据交换性阳离子与交换容量　

膨润土双螺旋钠化法
膨润土是一种天然矿物材料，主要成分是硅酸盐和氧化物，具
有很强的吸附能力和膨胀性。

它在工业生产中有着广泛的应用，包
括土壤改良、陶瓷材料、油田钻井润滑剂、医药和化妆品等领域。

双螺旋钠化法是一种对膨润土进行改性的方法。

在这个过程中，膨润土与氢氧化钠（NaOH）反应，形成钠基团与膨润土层间离子交
换的化合物。

这种方法可以使膨润土的吸附性能得到提高，同时也
改善了其在油田钻井润滑剂等领域的应用性能。

从应用角度来看，膨润土经过双螺旋钠化法处理后，在油田钻
井润滑剂中可以更好地发挥其润滑和密封作用，提高钻头的钻进效
率和钻井液的稳定性。

此外，在土壤改良领域，经过改性的膨润土
也可以更好地吸附重金属离子，起到净化土壤的作用。

从工艺角度来看，双螺旋钠化法是一种相对成熟的工艺方法，
其操作相对简单，可以在工业生产中较为容易地实现。

同时，该方
法也可以根据具体需要进行调整和优化，以满足不同场合对改性膨
润土的要求。

总的来说，膨润土双螺旋钠化法是一种重要的膨润土改性方法，通过这种方法处理后的膨润土在多个领域都有着广泛的应用前景，
同时也为工业生产提供了一种有效的工艺手段。

特殊有机改性膨润土MZ在真石漆中的应用The application of Special organic bentonite-MZ in Nnatural stone coating 王锐，蒋恩东，邱奉玲，桂根荣，陈沐琴（上海网格国际贸易有限公司,上海201821）摘要：采用羟乙基纤维素、特殊有机改性膨润土、丙烯酸乳液、助剂、天然彩砂等制备了用于建筑外墙饰面的真石漆涂层材料.研究了特殊有机改性膨润土对真石漆初期耐水性、施工性、储存稳定性及颜色稳定性等的影响，并对制备的真石漆进行了涂膜性能测试。

关键词：有机膨润土；纤维素；真石漆；施工性；初期耐水白；干膜颜色；储存性能引言近年来，随着我国民用建筑建设的崛起，建筑外墙饰面材料需求越来越大，面对不同地区的气候条件、返修成本的控制、建筑饰面的美观化和多样化，真石漆应运而生，且需求逐年增高，目前为止，在外墙饰面材料中，真石漆的占有率已经达到50%以上，并且逐年上升。

真石漆用于外墙饰面材料，由于其质感丰富立体感强、颜色鲜艳、外观质朴粗犷，给人一种返璞归真、回归自然的感觉，因此，备受市场亲睐。

然由于其为厚质涂料、表面粗糙、多孔、配方含砂量大等因素，施工难度大、喷涂掉砂、涂膜遇水发白、颜色发花等问题尚待进一步解决。

本文研究了特殊有机改性膨润土MZ的加入对真石漆涂层各种性能的影响。

1实验部分1.1实验原料及仪器MZ有机膨润土：上海网格国际贸易；AMP-95：陶氏化学；丙二醇：工业级，麦升化工；Texanol成膜助剂，伊士曼，群升化工；KTL防腐剂：上海网格；RS-992乳液，巴德富；FE15杀菌剂：上海网格；G-530增稠剂：上海网格；天然彩砂：河北金源。

分散机：SFJ-400，上海现代环境工程技术有限公司；真石漆喷枪：杭州城宇；BGD-570拉力机：标格达；ES-2000电子天平：标格达；BGD-856加速老化仪器：标格达。

1.2真石漆的基础配方表1真石漆基础配方(配方1.2.3.4）原料配方1（w/%）配方2（w/%）配方3（w/%）配方4（w/%）去离子水10.7710.7710.7710.77481FQ0.18000HS100000YP200.1800HHBR250000.180 MZ0000.18AMP-950.050.050.050.05丙二醇0.60.60.60.6 Texanol成膜助剂0.60.60.60.6 KTL防腐剂0.050.050.050.05RS-992乳液12.512.512.512.5FE-15杀菌剂0.150.150.150.15去离子水0.050.050.050.05G-530增稠剂0.050.050.050.05灰玉80-120目40404040青灰40-80目353535351.3真石漆的制备将去离子水、纤维素或MZ改性膨润土按顺序加入分散釜中，分散均匀后加入AMP-95，待纤维素或改性膨润土完全溶解后，再加入丙二醇、成膜助剂、防腐剂、乳液、杀菌剂，搅拌均匀，将G-530与去离子水在小容器中按比例混合均匀后，搅拌下缓慢加入分散釜中，搅拌均匀。

膨润土主要的改性方法膨润土是一种具有优良物理化学性质的天然黏土矿物，广泛应用于土壤改良、环境治理、涂料、油田和陶瓷等领域。

然而，膨润土的性质并不总是适合所有应用，因此需要进行改性处理，以满足特定需求。

以下是膨润土的主要改性方法。

1.化学改性：化学改性是利用化学物质与膨润土表面发生反应，改变其化学结构和表面性质。

常用的化学改性方法包括离子交换、季铵化、酸碱处理等。

离子交换是将表面上存在的阳离子或阴离子通过溶液中的其他离子进行交换，以改变膨润土的吸附性能和分散性能。

季铵化是将季铵盐化合物与膨润土反应，形成具有阳离子表面活性剂性质的化合物，使膨润土具有优良的分散稳定性。

酸碱处理是利用酸或碱溶液对膨润土进行处理，改变其表面电荷及分散性能。

2.物理改性：物理改性是通过物理手段改变膨润土的结构和性质。

常用的物理改性方法包括机械剪切、高温处理和超声波处理。

机械剪切是利用剪切力将膨润土分散成细小颗粒，以增加其表面积和分散性能。

高温处理是将膨润土加热至一定温度，通过热解、脱水或烧结等过程，改变其结构和矿物组分。

超声波处理是利用超声波的高频振动作用于膨润土，以破坏其层状结构和提高分散性能。

3.有机改性：有机改性是将有机物质引入膨润土层间或与其表面发生化学反应，以改变其性质和应用性能。

常用的有机改性剂包括有机阳离子表面活性剂、聚合物、生物胶粘剂等。

有机阳离子表面活性剂通过与膨润土层间电荷发生反应，形成有机膨润土复合材料，具有优良的分散性与稳定性。

聚合物改性是将聚合物溶液浸渍到膨润土中，通过层间扩散和自由基反应，使聚合物与膨润土结合，增加其黏结强度和塑性。

生物胶粘剂则是利用生物胶粘剂分子的黏着作用，将膨润土颗粒粘结在一起，形成固体结构或胶凝体。

4.粒子改性：粒子改性是指将功能性粒子引入膨润土中，如纳米颗粒、纤维、纳米管等。

这些功能性粒子可以与膨润土发生相互作用，形成新的材料，具有特定的性能和应用价值。

例如，纳米颗粒可以通过增加膨润土的比表面积和孔隙结构，改善其吸附性能和储存性能。