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膨润土概述摘要：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，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。
国内外已在工农业生产广泛应，其被称为万能土。
本文主要从膨润土的性质、用途、选别提炼方法、在我国应有发展情况等进行阐述。
关键字：膨润土蒙脱石性质用途一、膨润土的性质膨润土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][OH]2•nH2O,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；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。
主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。
蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。
光泽暗淡。
硬度1～2，密度2～3g/cm3。
按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。
膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。
二、膨润土的用途膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿具有特殊的性质，有膨润性、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。
1、铸造行业铸造行业是膨润土最大的用户，每年用量为110万吨。
膨润土纳米材料的制备和应用膨润土是一种常见的粘土矿物，其由层状硅酸盐和氧化物混合而成，具有优良的吸附性能和黏性。
近年来，经过纳米技术的改造和调控，膨润土被成功地制备成了一种新型的纳米材料，广泛应用于各个领域。
一、膨润土纳米材料的制备方法膨润土纳米材料的制备方法主要有机械剥离法、表面改性法、水热合成法和溶胀重聚法等。
机械剥离法是将膨润土矿物通过高速剪切、磨碎等机械方法，将其层状结构分离成纳米级片层，从而制备获得纳米膨润土。
这种方法具有工艺简单、操作容易等优点，但是制备过程中会产生大量的剪切热，易导致物料的失水、变形和不均匀分散。
表面改性法则是通过合成机、化学改性剂或电化学方法，对膨润土表面进行修饰，使其表面性质转变为亲水性或疏水性，从而改善膨润土的分散性和化学活性。
这种方法可实现对膨润土的一系列性质的调节，但是过程复杂，操作复杂度较高，且难以控制改性层的厚度和稳定性。
水热合成法是将一定比例的硅酸盐和铝酸盐按照比例混合后，在加入一定量的碱性溶液搅拌均匀，然后经过水热反应，制备获得膨润土纳米材料。
这种方法适用于大规模制备，制备的纳米膨润土粒度均匀、分散性好、层间间隔距离小，可控性强，但是制备过程相对复杂，需严格控制反应条件，而且对矿物类型和组成具有一定的要求。
溶胀重聚法则是利用膨润土矿物与溶剂之间的作用关系，在一定条件下实现纳米级层状单体的分离、清洗和重组。
该方法具有易操作、毒性较低等优点，但是对技术要求和设备条件较高。
二、膨润土纳米材料的应用领域1.环保领域膨润土纳米材料可用于水净化、空气净化和废气治理等环境领域。
其高吸附性和催化活性可以有效地去除废弃物的有害物质，如重金属离子、硫化氢和有机污染物等。
同时，纳米膨润土还可以用作不可分解污染物的填埋土壤修复剂，可大幅度提高填埋土的质量。
2.生物医药领域膨润土纳米材料具有生物惰性、生物相容性、可调控等优点，可应用于医疗诊断和治疗。
在药物传输和控释方面，纳米膨润土可实现药物微囊化和载体化，并能调节药物释放速度和活性。
不同性能的膨润土的介绍及应用领域马倩倩/文【摘要】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。
膨润土是一种具有多种用途的非金属矿物，享有“万能”黏土之称。
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)膨润土。
本文主要对不同性能的膨润土进行介绍，主要包括性能、方法及应用领域。
【关键词】膨润土；金属矿物；离子交换；应用领域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。
“膨润土”源自于美国怀俄明州黏土产地的地名，同时也叫做“斑脱岩”或者 “膨土岩”。
质纯的膨润土较罕见，大多数含有不等量的杂质，如石英、长石、云母、沸石、黄铁矿等。
膨润土通常为白色，也有浅灰色、乳酪色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黄绿色、黑色、斑杂色等，呈油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽，贝壳状或锯齿状断口。
膨润土由于具有良好的物理化学性能，素有“万能黏土”之称，可做黏结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门[1]。
蒙脱石含量一般在65%以上，因此它的性质决定了膨润土的性质。
蒙脱石的主要成分为二氧化硅三氧化铝，并含有少量的镁、钙、钾、钠、铁等离子，其化学式为：(Na，Ca)0.33(Al，Mg，Fe)2[(Si，Al)4O 10](OH)2·nH 2O。
它的结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构。
1.膨润土的概述表1 膨润土的化学成分化学成分含量/%SiO 268.105Al 2O 313.767Fe 2O 3 2.176CaO 0.935MgO 2.070Na 2O 1.722K 2O 1.367烧失量18.43注：东华理工大学分析测试中心测试结果。
1.1膨润土的结构属性膨润土主要是由二八面体的蒙脱石-贝德石组成，兼有伊利石、高岭石、绿泥石、埃洛石等其他矿物组分。
膨润土的表面化学性质和表面重构膨润土是一种具有重要应用前景的材料，其广泛应用于建筑、工业、环境等领域。
膨润土的特殊物化性质是其广泛应用的基础，其中表面化学性质和表面重构是膨润土具有的重要特征之一。
一、膨润土的表面化学性质膨润土的表面化学性质主要包括表面电荷和表面酸碱性质。
表面电荷是指膨润土粒子表面的电荷状态，通常用等电点来描述。
等电点是指材料产生的电性变化使得表面带有正电荷和负电荷的数量相等时的 pH 值。
膨润土表面电荷主要来自于其层状结构中间的层状阳离子（如钠离子）的离子交换作用。
当外界离子（如 H+、Na+、Ca2+、Mg2+等）与层状阳离子发生离子交换时，膨润土表面就会带上电荷。
由于膨润土对不同离子的交换能力不同，因此不同类型的膨润土拥有不同的等电点，一般在 6 至 8 之间。
膨润土的表面酸碱性质是指其表面带有的酸性或碱性官能团的数量及其在体系中的化学反应活性。
膨润土表面的酸碱性质主要有以下几种：1. 羟基和羧基：膨润土表面常常含有羟基和羧基，这些官能团对离子的吸附性能有很大影响。
同时，这些官能团还会参与化学反应，发生水解、缩合等反应，对膨润土的结构和性质产生影响。
2. 酸性氧化物：膨润土表面也可能带有一些酸性氧化物，如SiO2、Fe2O3等。
这些氧化物的存在，使得膨润土表面具有催化性能，可以加速一些化学反应的发生。
3. 环氧基团：环氧基团是一种含氧官能团，可以参与很多重要的化学反应，如开环反应、缩合反应、甲基化反应等。
对于膨润土表面的环氧基团，环氧环和环氧醚的数量、分布均会对膨润土的活性、吸附性能、电荷性质等产生重要影响。
二、膨润土的表面重构表面重构是一种改变材料表面结构的方法，可以通过化学方法或物理方法实现。
膨润土的表面重构通常采用化学方法，包括原位合成或表面改性。
原位合成是一种将化学反应直接进行在膨润土表面上，用新的官能团替换原有表面官能团的方法。
这种方法主要通过化学反应引入新的官能团，改变膨润土表面的组成和性质。
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的{HYPERLINK "/view/118588.htm"|非金属矿产，蒙脱石结构是由两个夹一层铝氧八面体膨润土组成的2：1型晶体结构[1],由于蒙脱石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，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”。
膨润土也叫，皂土或膨土岩。
我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做为一种。
(四川地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。
真正被广泛使用却只有百来年历史。
最早发现是在的古地层中，呈黄绿色的，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。
其实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数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。
蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。
性质及应用蒙脱石的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。
根据层间主要交换性阳离子的种类，通常蒙脱石分为钙蒙脱石和钠蒙脱石。
蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去的毒素、汽油和的净化、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、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做，可优化的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味，真是一举双得。
总的说，钠质蒙脱石（或钠膨润土）的性质比钙质的好。
但世界上钙质土的分布远广于钠质土，因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性，使它成为钠质土。
膨润土（蒙脱石）由于有良好的物理化学性能，可做、悬浮剂、、稳定剂、净化脱色剂、充填料、、催化剂等，广泛用于、轻工业及、药品等领域，所以蒙脱石是一种用途广泛的材料。
浅谈膨润土的改性及其应用概况 徐鹏金／文 【摘要ｌ膨润土是一种宝贵的非金属矿产资源，用途有１０００多种，被人们誉为“万能材料”。 若要满足其在不同技术或领域中的应用，提高膨润土的性能及使用价值，必须对其进行改性。本文重 点介绍了膨润土的改性方法，并对国内外应用概况进行了分析。 【关键词】膨润土；改性方法；应用概况
膨润土是一种层状硅铝酸盐矿物， 其主要成分为蒙脱石。蒙脱石的主要成 分为ＳｉＯ２和Ａ１２Ｏ３。 现实中，常根据层间隙中阳离子的 １．膨润土的改性 膨润土虽然有较好的性能，但是在 实际生产应用中，直接使用膨润土原土 往往不能达到工业标准的要求。 如在天然膨润土表面硅氧结构极强 的亲水性，以及其层间大量可交换性阳 离子水解的共同作用下，其表面通常被 一层薄水膜所包裹，致使其不能有效地 吸附废水中污染物分子，限制了其在废 水处理领域的广泛应用…。 因此，一般需要对其改性，改变其 表面物理性质和化学性质，如表面结构、 表面能、电性、吸附性能和反应活性等， 以满足其在不同技术或领域中的应用， ｌｌ Ｉ中国粉体工业２０１８ Ｎｏ．２ 种类将膨润土分为氢基膨润土、钙基膨 润土、钠基膨润土、镁基膨润土等。膨 润土因其具有较大表面积、良好的吸附 性能、耐热性能、膨胀性能被广泛应用 从而提高膨润土的性能及使用价值。 膨润土改性的基本原理是利用其层 问域中水分子与阳离子的可交换性。 常用的膨润土改性方法有钠化改性 法、酸改性法、焙烧改性法、盐改性法、 有机改性法和无机柱撑改性法、无机／ 有机复合改性法等。 １．１钠化改性法 钠基膨润土较钙基膨润土具有更高 的吸水率和热稳定性能、更强的可塑性 和粘结性，以及更优异的胶体悬浮液触 变性、润滑性。 因此钙基膨润土的钠化改型是提高 到环保、化工、核工业、医药、石油、 造纸等领域，有着“万用粘土”的美誉， 有着广阔的市场开发前景。
其应用价值和经济价值的有效途径之 膨润土的钠化主要是用Ｎａ 将膨 润土晶层间中可置换的阳离子Ｃａ 或 Ｍｇ 置换出来。反应式为：Ｃａ“一蒙 脱石＋２Ｎａ ＝２Ｎａ 一蒙脱石＋Ｃａ 。 而常用的钠化剂有ＮａＦ、Ｎａ２ＣＯ，、 ＮａＣ１、ＮａＮＯ 、ＮａＳＯ４等 。 １．２高温焙烧改性 焙烧法主要是通过在不同温度下对 膨润土进行高温焙烧，使膨润土先后失 去表面吸附水和结构骨架中的结晶水以 及空隙中的一些杂质，减少水膜对污染 物质的吸附阻力，使膨润土吸附性能发 生变化。此法还可增加膨润土的空隙率 和比表面积，提高膨润土的吸附性能 。 糖 姆 嚣谚器咎 臻 ｃ 泓／· ：豢： 豢： ／
堂． ．蹙． 盛 。 西 钙蒙脱石 钠化蒙黪｛石 图１钠化原理 表１焙烧前后膨润土比表面积对比数据 堕型 比表面积（ｍ ／ｇ） 天然膨润土 ３１Ｏ １．３酸改性法 酸化改性是将天然膨润土浸渍于酸 溶液中，使用的酸通常为硫酸、盐酸、 磷酸或其混合酸，水浴加热搅拌后抽滤 干燥研磨。膨润土经过酸化将层间的 Ｃａ ，ＭＥ ，Ｎａ 和Ｋ 等阳离子转变 为酸的可溶性盐类溶出，因此削弱原来 层间键能，使层间晶格裂开、层间距增 大，改性后膨润土的比表面积和吸附能 力都显著提高。酸还能除去分布在膨润 土结构通道中的金属氧化物或无机盐杂 质，疏通孔道，有利于吸附质分子的扩 散【４】ｏ １．４盐活化改性 盐活化改性膨润土通常是使用钠、 镁、铝、铜、锌和铁等的卤化物、硝 酸盐或者硫酸盐作为改性剂。由于这些 金属阳离子可平衡硅氧四面体上的负电 ２．国外膨润土的应用概况 世界膨润土资源丰富，主要分布在 环太平洋带，印度洋带和地中海一黑海 带。主要资源国有美国、中国、俄罗斯、 ４００￣Ｃ焙烧土 ｌ ４５０￣Ｃ焙烧土 ３６０ Ｉ ３７０ 荷，这些低电价大半径的离子和结构单 元层之间作用力较弱，使得层间阳离子 有可交换性，同时由于在层间的溶剂作 用下可以剥离、分散成更薄的单晶片， 使膨润土具有较大的内表面积和很强的 吸附性 。 １．５有机改性法 有机改性法的基本原理就是将膨润 土有机化，利用有机官能团或有机物 来取代膨润土层间可交换阳离子或结构 水，进而形成以共价键、离子键、偶合 键或者以范德华力结合的有机复合物膨 润土。 有机改性不但可以增大改变膨润土 层间距离，还可以增强去除有机物的能 力。常用的有机改性剂有阴、阳离子表 面活性剂等。有机改性剂通过离子交换 作用与膨润土中的钙或钠等阳离子发生 希腊、土耳其、德国等。 据估计，２０１４年，全球膨润土产 量约为１７５１万吨。美国是全球最大的 ６００￣Ｃ焙烧土
８６ ７００Ｃ焙烧土
４０
离子交换作用，从而将有机成分引入膨 润土，改性后的膨润土从亲水疏油性变 成亲油疏水性 。 １．６无机／有机复合改性法 无机／有机复合改性法是利用膨润 土的层间隙比较大以及阳离子可交换性 的特点。主要是先用无机聚合物将其层 间域撑开，再通过活化剂把膨润土的表 面性质进行改变的方法。常用的制备方 法先采用多羟基阳离子处理膨润土，使 得膨润土的层间域增大，导致电荷反转， 然后再加入有机表面活化剂促使其表面 性质发生改变 。 除此之外，还有超声改性、微波改 性、稀土金属掺杂改性等。随着膨润土 改性技术的不断完善，以及多种改性技 术协同使用，必将能制备出高负荷量、 多功能、可再生利用的膨润土。
膨润土生产国，产量约为４６６万吨，占 世界总产量的２７％。 近五年来，美国生产的膨润土以膨
中国粉体工业２０１８ Ｎｏ．２ ｌ ■ 胀型为＿Ｅ。ｍ Ｆ钻井泥浆、铸造型砂、 加，美国膨润土的消费量有所增长。其 其次是钻井泥浆领域 。 建筑１程 等领域对膨润土的需求增 最大的膨润土消费市场是吸附剂领域，
图２全球主要国家膨润土产量分布 欧盟国家膨润土主要用于猫砂、铸 造型砂、铁矿球团、ｌ 木工程等领域。 近年来，猫砂一直足欧洲膨润 最 大的应用市场，占消费总量的２９％。 从发达国家膨润＿ｔ加工利 的发展 情况来看，＝１Ｊ要特点表现彳Ｆ ： （１）规模化。美国的膨润ｊ－ 产 商有Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｃｏ．公司， Ｂ ＡＳＦＳＥ公司，Ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｉｎｅｒａｌｓ公司，ＢｌａｃｋＨｉｌｌｓ Ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ 公刮，Ｍ—Ｉ公司等。 早在２０１３年，美国１０个州有２０ 家公司生产膨润 半均产 已达２３ 万ｔ。
（２）产品系列化。如美国南方粘 土公二Ｊ仪用于塑料改性的有机膨润土就 有７种牌号，而只｛于油漆、油墨等领域 的有机膨润上分为２０多个牌号。 （３）加工程度精细化，应用多样１ｈ。 除传统的 用领域外，膨润土 其深圳 工产品的应用领域不断拓宽。 例如有机膨润‘ｈ除作为油漆的防沉 剂、增稠剂外，目前已是塑料等聚合物 改性的重要原料，美国已开发出了 ＿丁 纳米塑料生产的膨润卜系列产品。 此外，还具有技术先进、自动化程 度高、产品标准具体化、严格化等特点。 近年来，国外膨涧Ｌ产品消费增长较快 图４欧盟膨澜土应用 豳豳Ｉ中国粉体工业２０１８ Ｎｏ．２ 圈３美国嘭润土应用 的领域主要仃：＿［： 领域、宠物垫料、 特种市场，如化 ｌ女品、制药、 疗等。 卡｝５据英国 斯基尔信息眼驽仃限公 司预测，全球膨洲｛ 的 鞋将以４％的 速率增Ｋ，至２０２０午，膨润ｉ的产避 将达到２２３０力‘吨，漂白土的产量将达 到４２０万吨。 预计刮２０２０年，全球对膨润十的 需求将达到２５１０万吨，漂广ｊ ｌＪ 的需求 将达到６１０万吨。全球嘭润‘ 的最大应 用市场为铸造领域，其次是铁矿球刚和 钻井泥浆领域。
图５ ２０２０年全球各领域膨润士需求预测 ３．国内膨润土应用概况 我国膨润土矿种齐全，既有钙基膨 润土，义有钠 膨润土，此外还有氢基、 铝基、钠钙基和其他类的膨润土，其中 钙基膨￣ｆ，ｊＪＬ－最多．占７０％以上。 虽然卡Ｈ较于国外，国内膨润土企业 生产规模小、产品品种相对单一、质量 稳定，高附加值产品的生产尚未形成 规模，缺乏竞争力。但近年来，我国膨 ２０１０～２０１５年我国膨润土产量情况 润土企业发展迅速，矿产企、Ⅱ，数百家， 主要分布在矿产资源所在地一带，打【Ｊ工 企业达到一千多家，生产能力不断提升， 产量也不断提高ｔｌｏｌ。
年份 产篷（万吨） ２０１０
５７】
当前，我国的膨润ｆ 产品大都用于 固ｌ』、Ｊ消费，其＿１Ｉ冶金领域的铁矿球团用 膨润士消费鞋约Ｉ与５１％。我国消费用高 端膨润ｊ 产品仍需进ｕ。 当前，我国膨润土行业受到钻井领 ２０ｌ】 ５８５ ２０ｌ２ ６０（） ２０ｌ ３ ６４２ 域、冶金领域和铸造领域持续低述，膨 润ｔ用量持续下滑，膨润土市场需求疲 软。 ２０１５年年初开始，国家加大力度淘 汰落后产能，各地环保要求严格，老的
２０ｌ４ ６８７ ２０ｌ５
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铸造生产线环保不过关，很多铸造 业 惨遭淘汰，铸造型砂用膨润土销售量与 去年同期相比大幅减少。受到石油 产 和钢铁市场低迷等因素影响，钻井液删 膨润土和球团膨润土销售量下滑严重 。
经济的发腱形势对膨润土行业造成 了一定影响，但也有部分未受到影响的 领域，如膨润土描砂和Ｈ化领域。 此外，随着环保政策力度的升级， ｎＩ Ｊ之膨润土高的离子交换性、特殊的吸 水性（吸水后的体 膨胀１０—３０倍）、 可塑性及牯性等特性，膨润土及其制品 在环保中凸显出巨人潜力。 天然纳米材料一膨润Ｊ：在环境保护 图６国内膨润土消费现状 中应用在国外已相当广泛。膨润 叮作 为有害物喷吸附剂，浑浊水的澄清刹， 放射性废料和有毒物料的密封剂，被污 染水的防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等， １日住我国井发研究应用的较少” 。 膨润上具有较人的比表面积和大量 孔道结构，在废水处理中 用前景广阔。 膨润．１ 去除水中污染物的途径主要 有以下儿种：
一是表面吸附，其吸附容量与比表 面积和孔容有关； 二是表面络合，其吸附容量与膨润 土表面Ｓｉ－Ｏ／Ａ１一Ｏ基的数日及其与被 吸附物的键合能有关； 三是层问阳离子交换，其吸附容量 与阳离子交换容量（ＣＥＣ）有关； 四是层问有机相分配，其吸附容量 与膨润 ｔ内的有机质含量有关。
中国粉体工业２０＂１８ Ｎｏ．２ Ｉ＿＿
