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?行业发展?
崔学奇:男,26岁,硕士收稿日期:1999年4月8日
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膨润土的性能膨润土又名膨土岩、斑脱岩,有时也称白泥,是一种性能十分优良,经济价值较高,应用范围较广的粘土资源。膨润土主要是由蒙脱石类矿物组成的粘土。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。
蒙脱石的晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片组成,属2∶1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Na x (H 2O )4{Al 2[Al x Si 4-x O 10](O H )2},半个晶胞中总阴离子电荷[O 10(O H )2]为22,八面体中存在的阳离子数为2,四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和(或)铝氧八面
体中存在如Fe 2+、Fe 3+、M g 2+、Al 3+
等阳离子类质同象置换,当置换阳离子为低价时,使结构增加等当量的负电荷,由层间吸附阳离子补偿。由于矿体产出的地质环境不同,层间吸附的阳离子和四面体、八面体的类质同象置换,可有很大不同,因而蒙脱石的化学成分变化也较大。蒙脱石晶层间阳离子与晶体格架间形成电偶极子,加上蒙脱石晶层之间结合力较弱,能吸附极性水分子,根据阳离子种类及相对湿度,层间能吸附一层或两层水分子。另外,在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子,结构水以O H 基形式存在于晶格中。蒙脱石晶格内阳离子置换这一构造特性决定了蒙脱石一系列重要性质。如阳离子交换性、膨胀性、吸附性、分散性、流变性、可塑性、粘结性、胶体性、触变性、耐火性、润滑性等。2膨润土的应用
膨润土由于独特的矿物结构和结晶化学性质,具有许多十分优良的性能,广泛用于各行各业中。
2.1膨润土用于石油钻井工业
膨润土可作为有机钻井泥浆中的泥浆增稠剂、乳胶稳定剂,使钻井泥浆有较好的流变性和携带性,故能有效地润滑钻井,防止腐蚀。对于深井、超深井、海上钻井的油基泥浆来说,膨润土是一种很好的提粘提切助剂。用它配制出优良的油包水泥浆和抗高温解卡剂,能大大提高钻井速度和减少事故的发生。国外在某些4000m 以上的深井中,如美国西得克萨斯油田、英国北海油田等处,均使用着膨润土基浆。
2.2膨润土用于铸造和冶金工业
膨润土是铸造业生产醇基涂料的最佳悬浮剂,又是铸模材料的粘合剂。用膨润土制作的快干涂料性能优良,稠而不粘、滑而不淌,可使铸件表面光洁度提高两级以上,质量大为改善。膨润土又是冶金工业球团矿的优良粘合剂,可以充分利用贫矿和矿粉,节约焦炭和熔剂10%～15%,提高高炉生产能力40%～50%。
2.3膨润土用于建材工业
(1)膨润土用于生产白色硅酸盐水泥。其原料
配比一般为80%的石灰石、20%膨润土,另加0.3%萤石作矿化剂,上述原料共同磨细后在回转窑内煅烧成熟料,在熟料中加入5%石膏作缓凝剂和5%白石灰共同磨粉即成。
(2)膨润土用于生产轻质建材。膨润土生产的
轻质墙体材料,在降低了建材容重的同时,增加了其强度,这对高层建筑意义重大,该种轻质建材的生产过程中无须蒸汽养护,产品的各项性能指标均超过同类产品,另外该种轻质建材的成型速度快,可在楼房建筑时用模具打墙,这样既可提高建筑速度,又可保持轻质建材的完整性,使其保温、隔音性能充分地
膨润土的性能及其应用
西安建筑科技大学矿物加工工程研究所崔学奇
吕宪俊
周国华
发挥出来,又可省去砌块的制备、运输、砌墙等工序,其优越性是显而易见的。
(3)膨润土用于生产防水材料。其产品有膨润土防水板、胶泥、止水条和膨润土乳化沥青防水涂料等。膨润土防水板大多用于地下工程外防水,该防水板可遇水膨胀、渗透系数小、自封性耐久性好;膨润土胶泥亦可遇水膨胀,是一种性能优良的接缝防水材料;膨润土止水条具有一定的抗拉强度和延伸率,可在自由状态下垂直面施工和异型缝施工。膨润土乳化沥青防水涂料主要用于屋面防水,改变了传统的现熬热沥青做“三油两毡”的落后施工方法,可明显提高工效,降低工程造价,大大改善工人劳动条件。
(4)膨润土在陶瓷工业中可生产陶瓷釉料及高级瓷。在陶瓷釉料配方中,加入膨润土,可起到粘合剂、悬浮剂的作用,使釉料始终保持足够的稠度和流动性。膨润土高级瓷是以膨润土为主料制得,制作成本低、利润高且品种好,若采用高档滑石、质纯的钙基膨润土,可生产出各种造型优美的艺术品。
(5)膨润土用于生产建筑材料及金属防腐涂料。膨润土可将涂料中配入的其他填料牢固地吸附在蒙脱石的层间和端面,因此可改善涂料的悬浮性、涂刷性、遮盖率等,当涂刷面干燥后,它不再具有交换、复水和膨胀能力,因此这种涂料的耐擦性能好、不开裂、掉粉、脱皮等,在金属防腐涂料中添加有机膨润土,产品耐磨耐腐蚀、抗盐水浸蚀、抗冲击、抗下垂,有足够的渗透性且涂层均匀;另外涂料能经受40%的拉伸,在各温度下进行弯曲180°,不会产生裂缝。
2.4膨润土在农业、畜牧业中的应用
膨润土在农业中可用作土壤改良剂。膨润土可减少农肥被水冲出,提高农肥、水份的蓄积能力,从而改良土壤,提高农作物产量。当膨润土与肥料同时施用时,可延长肥效,节省肥料和灌溉用水,尤其在干旱地区,施用膨润土后的效果更加突出,在施用量最佳的情况下,灌浇水的耗量可减半。另外膨润土可作农药的载体,使农药能均匀悬浮,便于运输、储存和喷洒使用。
膨润土在畜牧业中可用作饲料添加剂、毒素吸附剂及饲养圈料。膨润土用作饲料添加剂,可减慢饲料在胃肠中的通过速度,促使畜禽充分消化饲料,达到最高的营养摄取率。膨润土用作毒素吸附剂可吸附畜禽体内的多种毒素。用作饲养圈料,可吸附
粪便中的水份,从而使圈垫长期保持干燥,减少畜禽球虫病、肠炎的发病率。目前膨润土用作宠物垫料的市场前景看好,以北美膨润土市场为例(1997年数据),用作宠物垫料的膨润土占总量的19.1%,次于铸造型砂用土(24.3%)和铁矿球团用土
(21.2%),消费量居第三位。
2.5膨润土用于日用化工
(1)膨润土用于化妆品。精细膨润土粉可用作
美容、润肤、眉墨、消皱等化妆品中的基料,膨润土在化妆品领域内应用的增长速度是十分迅速的,以美国为例,1989年用于化妆品的膨润土为9169t,到1990年已增至16088t。
(2)膨润土用于生产洗涤用的软化剂。用膨润
土合成的NaA型沸石具有较高的离子交换能力,可取代对水质有害的三聚磷酸钠,没有环境污染,是洗衣粉理想的助洗剂。
(3)膨润土在洗发香波中的应用。在洗发香波
中加入改性提纯后的优质膨润土,不仅改变了洗发香波的触变性和粘稠性,而且使其洗涤效果十分优良,具有洗发、护发一次完成的特点。另外膨润土可使头发保持一定的类脂含量,不会因过分脱脂而使头发产生回弹现象,同时膨润土还具有中和钙盐的能力,从而避免了在头发上形成钙的沉积物。
2.6膨润土用于食品加工
膨润土用于食用油的净化剂、脱色剂。膨润土可用于各种动植物食用油的净化剂、脱色剂。例如色拉油就是用活性白土净化普通菜油精制而成,消除了致癌物质黄曲霉素等有害成分。一些大城市近几年计划停止出售普通菜油而改用精制油,因而可以预见,膨润土用于食用油精制的用量将会大大增加。
膨润土用于味精工业中的脱色澄清剂。膨润土可代替味精工业中传统使用的活性碳,应用于味精工业中糖化液的脱色澄清和助滤,不仅具有良好的经济效益,而且对节约木材,减少森林砍伐具有显著的社会效益。
2.7膨润土在纺织、造纸工业中的应用
膨润土可大量地用作纺织工业的匀染剂、织物柔软剂等,用钠化后的膨润土部分代替淀粉用于纺织浆纱,不改变原工艺流程及设备,所浆经纱外观及手感良好,单纱强力、上浆率等均能达到各项技术指标,且此种浆料具有不发霉、不生虫、易退浆的优点,具有显著的经济效益。
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崔学奇吕宪俊周国华:膨润土的性能及其应用
膨润土用于生产石棉纸、板,用膨润土代替部分面粉生产出的石棉纸、板,具有烧失量小,耐热性好,强度高,受潮后不变质的良好性能且可降低成本。
另外,膨润土还可用作无碳复写纸和彩色印刷纸等的增敏剂。
2.8
膨润土在油漆、油墨中的应用在油漆、油墨中添加有机膨润土,能显著地改善油漆、油墨的触变性、悬浮性和稳定性,提高敷展性和储存稳定性,增加漆膜涂层厚度,防止流挂、凹陷和沉淀。最新研制成功的高速印刷油墨,也因使用
了有机膨润土(甲苄基二氢化牛脂胺膨润土)而使其
产品具有可印性良好、字迹清楚、干得快的特点。2.9膨润土在润滑剂中的应用
一般的润滑剂不适用于高温和长时间连续运转的作业,用油与20%～30%的有机膨润土制成的有机润滑剂,具有优良的润滑性、耐热性、耐火性
、耐药性及油膜强度高等的性能,在高温下不滴流,是卫星地面站、航空、军舰、坦克和大型轧钢机上必不可少的高温、高负荷润滑材料。2.10膨润土用于环境保护
当今世界经济、社会发展的三大问题之一的环境问题,日益引起人们的高度重视。膨润土用作污水处理的净化剂、吸附剂,给环保带来了一条新途径。由于膨润土具有分散性能好、颗粒小、比表面积大等特点,因此在污水处理中,可大量吸附污物毒物。国内有关科研单位在医院废水、造纸废水、钢铁厂废水、煤矿废水、城市废水等方面作了试验,其净化速度及净化程度均比较理想。
另外,膨润土用于国防工业的吸毒剂、解毒剂、核废料吸附剂等领域也显示出了强大的生命力。例如,对化学战所用的毒剂(主要是含硫毒剂、含磷毒剂、皮肤糜烂性毒剂)治疗的内、外用吸毒剂,主要成分就是膨润土。用膨润土等还可建造核电厂放射性核废物地下堆放层,解决了核加工厂的废物和报废燃料的排放难题。
2.11
膨润土用于石化工业
膨润土在石化工业中,可广泛应用于油脂、油、石蜡油的精炼、脱色、净化、石油裂化、有机粘结剂的合成、杀虫剂及杀菌剂的载体、树脂的硬化剂、石蜡的增强剂和胶粘剂、塑料着色剂、无碳型低橡胶的填料等。例如:有机膨润土用于玻璃纤维树脂,可提高
树脂的触变性和悬浮性,从而增强了树脂的稳定性,
防止树脂流挂及固化过程中玻璃纤维与树脂的分离,也使树脂便于泵送、喷注。2.12膨润土在其他方面的应用
(1)膨润土用于制造新型灭火剂。膨润土本身
是一种惰性材料,不燃烧、吸水力强,用膨润土等研制成功的新型灭火剂一旦喷在燃烧物品表面,就象盖上一床湿棉被,使燃烧温度立刻下降,防止火势进一步蔓延,起到迅速灭火的作用。在森林火灾时,将膨润土的悬浮液或新型膨润土灭火剂喷射到着火区,短时间内能扑灭较大范围的大火。
(2)膨润土用于生产专用干燥剂、吸附剂。膨润
土干燥剂价格低廉,无毒、无味、无腐蚀性,并能复用,在军工、民用包括医药卫生、食品等工业部门均可广泛应用。以膨润土为主要原料制备的电力电子工业用绝缘油净化吸附剂新产品,对异丙基联苯油、烷剂苯油、苄基甲苯油等净化处理后,绝缘油的介质耗损、耐电强度、体积电阻率等各项指标均符合标准,质量达到美国、日本同类产品水平。
(3)膨润土用于干电池制造。采用膨润土部分
代替面粉和淀粉制作糊式干电池固化电解质溶液的隔离层材料,干电池的性能和各项技术指标均达到国家有关产品标准,从而可为电池制造业节省大量的粮食,降低能耗和制造成本。
(4)膨润土在静态破碎剂中的应用。控制爆破
中静态破碎剂爆破存在着静态破碎剂达到最大膨胀力的时间长且又难于控制以及膨胀力不够等问题。在静态破碎剂中加入钠基膨润土既可提高其最大膨胀力,又可缩短并控制其达到最大膨胀力的时间,对静态破碎剂的生产和应用产生了重大影响。
(5)膨润土用作助滤剂。将膨润土用于选矿过
滤机,可提高过滤效率,对于细而粘的有用矿物和其他难以过滤与沉降的有用物料的悬浮物,均可加速其沉降,提高过滤机台时产量,减少有用细粒精矿的流失。另外,膨润土也可用作植物油精制的固液分离设备的最新装置———压罐式过滤机等的助滤剂。另外,膨润土可作彩色铅笔笔芯的粘合剂、并可将膨润土与石墨按不同比例掺合,调节铅笔笔芯的硬度;膨润土由于具有可贵的光性能,可用于电影、电视和各种光学自动信号装置上等。3结语
当今膨润土的发展正朝着开发新产品领域、一种产品多用途化及原土资源综合利用的方向发展。
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例如,一种多用途的新型胶性白土,可作增稠剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、吸附剂、稳定剂等广泛应用于日用化工、油漆、涂料、纺织、、印染、医药等工业。原土资源的综合利用如1997年召开的西安市产学研联合开发工程交流会上,展示了一项对膨润土进行综合利用的新技术成果,其基本工艺流程是:把膨润土矿进行酸化处理得到活性SiO 2,再经合成晶化,沉析得到A 型分子筛和活性白炭黑,其废酸母液用于生产活性白土及副产品硫酸铝等,其产品质量均达到国家标准。
目前,膨润土已在上百个生产部门得到广泛应用。有资料表明,从80～90年代,有关膨润土的应用专利就多达近1000项,每年平均推出近100项。相信随着科学技术的不断发展,膨润土的应用前景将会更加光明。
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(编辑
邸素梅)
(上接第41页)
→筛分→改性→试样制备→性能测试。试验结果表明,以低质煤系高岭岩为原料制备橡胶补强填料,除能满足产品性能要求外(用于胶面鞋外底,在其生产配方及工艺条件不变的情况下,可替代炭黑20份),在使用过程中,还能改善胶料加工性能,并且产品磨耗很小,极适合于开发胶带、轮胎等耐磨要求高的产品。
我们已经配合孔集矿进行了一系列煤系高岭岩的开发工作,该矿准备上一套以煤系高岭岩为原料年产6000t 聚合铝并联产白炭黑的项目。3结论
两淮煤系高岭岩层位多,分布范围广,资源量丰富,矿床层位及质量相对稳定,矿石中高岭石较高,对其进行研究对我国煤系高岭石资源的开发利用具有特殊的意义。再者,矿层与煤层共伴生,可在煤炭生产的同时开采,特别是在煤炭生产进入老年期后,可把开发高岭岩矿作为煤矿企业继续发展之路。
参考文献
12
(编辑杨越)
膨润土改性技术的现状 摘要：膨润土是一种重要的非金属矿产，资源丰富。改性膨润土大大提高了膨 润土的性能和品质，改变了中国膨润土品质低、应用受到限制的局面，有助于充分利用好中国丰富的膨润土资源，提高其附加值，创造更大的经济效益。本文在参考大量文献后总结了部分膨润土改性技术及其机理。 关键词：膨润土；改性；机理 前言 我国的膨润土资源种类齐全，分布广。目前已累计探明储量50.87亿吨以上，保有储量大于70亿吨，仅次于美国，居世界第二位，主要集中在东北和东部沿海各地。我国丰富的膨润土资源为新产品的开发和研究、市场的开拓、竞争力的提高等奠定了基础。但我国膨润土钙基者多，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，导致其应用范围受限制[1]。 1膨润土的矿物学特性及类型 膨润土又名“斑脱岩”或“膨土岩”，是一种以蒙脱石矿物成分为主的粘土岩，图1是蒙脱石晶体单元层结构。蒙脱石又称“微晶高岭石”或“胶岭石”，是一种层状含水的铝硅酸盐矿物，其理论结构式为：E x·nH2O{(A12一Mgx)[(Si，A1)4O10](OH)2}，E为层间可交换的阳离子，主要为Ca2+、Na+、M g2+、K+，X 为E作为一价阳离子时单位化学的层电荷数，一般变化在0.2～0.6[2-4]。除了蒙脱石，膨润土中常含有少量的伊利石、高岭土、沸石、长石、方解石等矿物，所以具体膨润土的性质还与蒙脱石的种类和含量有关。大致来讲膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、增稠性、润滑性、吸附性和脱色性等一系列优良特性。能吸收自身体积8～15倍的水量，体积膨胀倍数至30倍；分散悬泽陛使其在水介质中可分散成胶体悬浮液；为了保持电价平衡，在蒙脱石的结构单元层之间存在着K+、Na+、Ca2+等大半径离子的阳离子，这些离子可与同性电价离子发生等电量交换，从而使蒙脱土具有阳离子交换能力。所以蒙脱土具有吸附各种气体、液体、有机物和有色物质的能力。膨润土按交换的阳离子种类、含量和结晶化学性质等可分为钙基膨润土、钠基膨润土、镁基膨润土及钙一钠基膨润土，常见的是钙基膨润土和钠基膨润土。其中钠基膨润土比钙基膨润土有更高的膨胀性和阳离子交换容量。在水中分散性好，且黏性、润滑性及热稳定性俱佳。此外，触变性、热湿拉强度和干压强度也较好，所以钠基膨润土性能更好，利用价值更大。 2膨润土的改性方法及机理 2. 1 酸性活化白土[5] 酸性活化白土是指用酸处理过的膨润土生产工艺有湿法和干法两种。 湿法生产工艺流程为：原矿一干燥一粉碎一活化一分酸一漂洗一浓缩一干燥一磨粉一包装
以郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路区间隧道为例，介绍了膨润土浆 液的性能及其在盾构施工中的应用 1 工程概况 郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路站区间大体呈反“S”形，区间线路从会展中心站东端头出发，下穿会展中心立交匝道后继续行进，在下穿熊儿河后，于军事管理区西南角转向东，沿金水路到达黄河东路站。线路右线全长（右DK25+～右DK27+），左线全长（左DK25+～左DK27+）。本段线路左线设二条平曲线，曲线半径分别为350m、400m；右线设两条平曲线，曲线半径分别为350m、410m。区间覆土厚度为～18m，区间最小坡度‰，最大坡度‰。区间隧道设一处泵房（与区间风井合建），联络通道二处。 区间所处地层主要为第（8）层：粉砂，浅灰色，饱和，中密～密实，颗粒级配一般，颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深；第（9）层：细砂，灰一褐黄色，饱和，中密一密实，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成，含少量暗色矿物。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深。 2 膨润土的使用研究 会展中心站～黄河东路站区间风井始发后，地层主要以富水砂层为主，使用泡沫剂进行改良土壤效果不明显，推进速度缓慢，出土温度过高，刀盘扭矩经常达到额定扭矩，开挖土舱压力无法建立，超挖现象明显，地面沉降较大，掘进速度为5mm/min以内，推进一环的时间最长可达到8个小时，推进期间由于机器温度过高会引起刀盘不停的跳闸，刀盘结泥饼的机率也大大的增加。 3 膨润土改良土体的机理研究 膨润土的组成和结构构造 膨润土是以蒙脱石为主要成分的非金属粘土类矿物，蒙脱石含量占到30%～80%。蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐，其晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氢氧八面体晶片组成，属2：1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Nax（H20）4{A12[A1xSi4-x010]（OH）2}，八面体中存在的阳离子数为2，四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和铝氢氧八面体中存在如Fe2、Fe3+、Mg2+、A13+等阳离子的同象置换，当置换阳离子为低价时，使结构增加等当量的负电荷，由层间吸附阳离子补偿。蒙脱石晶层之间阳离子与晶体格架间形成电偶极子，加上蒙脱石晶层之间结合力较弱，能吸附极性水分子，根据阳离子种类及相对湿度，层间能吸附一层或两层水分子。另外，在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子，结构水以0H基形式存在于晶格中。 膨润土的膨胀和渗透机理 盾构掘进中所使用的膨润土是粘土的一种，主要成分蒙脱石其四面体中的硅可被铝随机置换，八面体中的铝可被同价或低价离子如Ca2+、Na+、Mg2+等类质同象置换，这种类质同象置换过程使蒙脱石晶层面有过剩的负电荷，在层间产生静电场，因此蒙脱石层间可吸附Ca2+、Na+、Mg2+等阳离子和水（H30+）、氨（NH+4）等极性分子。正是蒙脱石这种特有的吸附功能使得膨润土具有很强的膨胀能力。 膨润土一般分为钠基和钙基膨润土，在工程中多使用钠基膨润土（本试验中也选用了钠基膨润土），其颗粒的单位晶层中存在极弱的键，钠离子本身半径小，离子价低，水很容易进入单位晶层问，引起晶格膨胀，颗粒的体积膨胀为原来颗粒体积的l0～40倍，吸水后形成一道不透水的防渗层。若再经过一段较长时间，膨润土颗粒会变成膏脂状，渗透系数可以降到1×10-7m/s以下，几乎不透水。 从微观结构来看，膨润土颗粒是粒径小于2μm的无机质，主要结构体系为Si―Al―si，
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。
膨润土吸附材料在有机污染物控制中的研究进展 李雪飞郑岳青* （宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211） 摘要：由于特殊的天然纳米结构，膨润土改性吸附材料在有机污染物控制与修复中有广阔的应用前景。本文重点评述了膨润土吸附材料对有机污染物的吸附作用机制，构效关系。简要总结其在一些有机污染物的控制作用。并展望了今后的重点研究方向。 关键词：膨润土；吸附材料；有机污染物；污染控制 Adsorption of bentonite materials in organic pollutants control research progress LI Xue-Fei ZHENG Yue-Qing* (Faculty of Material Science and Chemical Engineering , Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang) Abstract:Because of natural peculiar nanometer structure,the bentonite changes nature adsorption material controlling in organic pollutants and having a prospect to apply vastly in renovation. Priority reviews the main body of a book having stated bentonite adsorption material imitating relation to organic pollutants adsorbing mechanism , structure. Brief summary it's the control action in a few organic pollutants. And have looked into the future at priority the days to come studying direction. key word：Bentonite ；Adsorption material ；Organic pollutants ；Contamination control 引言
膨润土注浆材料在注浆工程中的应用 2006-11-30 摘要: 以北京地铁 5 号线某区间隧道为例, 介绍了膨润土注浆材料的性能及其在工程中的注浆施工工艺。 关键词: 膨润土; 注浆; 地铁隧道 1 工程概况 北京地铁五号线 04 标段包括一个车站和一个区间工程, 即天坛东门站— 磁器口站区间和磁器口车站, 总长度 1 175.19 m, 其中区间施工范围长 995.19m, 车站施工范围长 180 m。区间工程主要包括隧道及其所含的联络通道、迂回风道、泵房、人防防护段、施工横通道、竖井、与规划七号线的联络线节点等土建工程。天坛东门至磁器口区间隧道分左右两线, 采用矿山法施工, 工程防水采用复合式 衬砌结构, 全外包防水模式, 不考虑引排二衬外的地下水, 防水层设在初支喷射 混凝土与二衬混凝土之间。根据模板台车的长度, 以每 9 m 长隧道为一段, 依次浇筑; 同时,每段内设不少于 9 根的回填注浆管, 注浆管直径 25mm。 隧道结构完成后, 最初施工方采用传统的水泥浆回填, 但由于水泥浆含水 量大、易收缩, 完成注浆后对混凝土裂缝和施工缝处的渗漏没有起到明显的改善作用, 不得不再次钻孔进行化学注浆, 因此大大增加了施工成本。在此情况下, 施工方最终选择用膨润土注浆粉(Bentogrout)进行注浆。 2 膨润土注浆材料介绍 膨润土的主要成分为钠基蒙脱石, 它是一种由微观片状晶体结构组成的矿物; 片状晶体通常小于 2μm 且呈胶状, 它们能够吸收水分子, 从而使得分子间 距加大、膨润土颗粒膨胀; 一旦膨润土颗粒吸水后,分子内电荷达到饱和即会阻止水分子通过, 这就保证了膨润土具有极低的透水性, 使之具有优良的防水屏障作
摘要：本文分析了膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响。结果表明，膨润土较好的改善了水泥浆的粘度、析水率、分散性、保水性等工作性能，从而有利于提高灌浆效果。但同时随着膨润土掺量的增加，也会在一定程度上降低浆液的强度，因此在配制浆液时要综合考虑膨润土对浆液的影响，根据实际工程选取合理的配比。 关键词：膨润土；稳定剂；粘度；析水率；浆液强度；保水剂；分层度 1. 引言 大坝基础防渗帷幕灌浆和岩溶灌浆一般都采用多种水灰比的水泥灌浆，这种方法对浆体的稠度都是由稀变浓的加以控制，直到达到灌浆结束为止。常规灌浆最大的弊端是费工费时，浪费浆材。因此，世界许多发达国家正积极发展水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材的研究，形成了用水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材解决复杂基础处理的趋势。 八十年代初日本首次研制出超细水泥浆材的湿式工法(WMC 工法)，此后许多国家相继以超细水泥作为灌浆材料的研究[1，2]：在此基础上我国于八七年研制成功了湿磨细水泥浆的灌浆新技术[3]；但是，因超细水泥成本高，每吨成本价都在2000 元以上，因此，限制了超细水泥在工程中的应用。九十年代初，新的灌浆技术法开始在工程中应用，该法主要是通过添加膨润土来生产稳定浆液，目前国内外配制稳定灌浆液普遍采用膨润土作稳定剂，用膨润土配制的浆液稳定性、可灌性、保水性、分散性一般都比较好，但是也有不少工程在灌浆过程中，由于浆液稳定性和保水性不好出现了问题，非但没有达到预期的效果，反而浪费了很多浆材，造成了巨大损失。因此，本文着重介绍膨润土对砂浆溶液的影响，以便为今后配制稳定浆液提供参考。 2. 膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响 膨润土[4](Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩-蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。 2.1 膨润土的作用机理 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土，因此，蒙脱石的品种和含量对膨润土的性能有很大的影响。蒙脱石是由2层Si—O四面体中间夹一层Al—(O ,OH)八面体为构造单元组成的层状硅酸盐矿物。其结构有2个特点：层间范德华力连接，这种作用较弱；四面体中部分Si4 +可被Al3 +取代，八面体中的Al3 +可被Fe2 +、Mg2 + 、Zn2 +等离子取代，使晶层平面上带负电。前者使水分子易于进入晶胞层间发生膨胀；后者使粘土颗粒表面能自发地吸附反电荷离子(阳离子)形成络合物或有机、无机复合物。 当膨润土分散于水中时，由于表面吸附的阳离子在溶液主体中的浓度较低，它们有自晶层表面向外扩散的趋势；另一方面，它们又受带电晶层的静电吸引。这2个相反趋向的结果，使粘土颗粒晶层外表面形成扩散双电层，并呈大气状分布。堆叠晶层间的阳离子则限制在面对面的晶层表面中间的狭窄间隔内。膨润土分散在水中，蒙脱石的颗粒可能呈单一晶胞，也可以是许多晶胞的附聚体。由于蒙脱石晶体表面电荷的多样性和颗粒的不规则性，它们在水中会产生许多不同的附聚型式。 膨润土在水中高度分散搭接成网络结构，并使大量的自由水转变为网络结构中的束缚水，而形成非牛顿液体类型的触变性凝胶。它的粘度对于悬浮液体系的稳定性具有重要影响，并与剪切速度变化有关。搅动时，网络结构破坏，凝胶转化为低粘滞性的悬浮液；静止时,恢复到初始凝胶网络结构的均相塑性体状态,粘度逐渐增大。在外力作用下悬浮液与胶体可以无限转化。这就是掺加膨润土后浆液触变性变好的原因。由于上述原因，导致加入膨润土的浆液粘度上升，保水性能提高，触变性能变好。 2.2 试验材料
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
超声波技术改性膨润土及其应用 周 艳,陈勇军,贾德民 (华南理工大学材料学院,广东广州 510640) 摘要:采用超声波技术对膨润土进行有机改性,研究不同的超声波工艺条件对改性结果的影响;将改性膨润土与NBR胶乳共沉制得纳米复合材料,并对其结构与性能进行探讨。试验结果表明,650W×30min超声波辐射条件是一个较好的工艺条件;制得的复合材料为插层型纳米复合材料,其物理性能较NBR有所提高。 关键词:超声波;膨润土;NBR胶乳;有机改性 中图分类号:TQ330138+3;TQ33317 文献标识码:B 文章编号:10002890X(2002)1120658204 目前聚合物2膨润土纳米复合材料因其优良的性能正日益受到人们的重视。由于膨润土表面具有亲水性,将其与高分子材料直接复合时两相的界面相容性很差,无机粒子在有机相中的分散不理想,容易聚集成团,影响复合材料的性能。为了使纳米微粒能长期稳定地存在,有机2无机相间应具有较强的相互作用,这样才能较好地利用有机基质来阻止无机纳米微粒的团聚,因此有必要对膨润土表面进行有机改性处理。利用膨润土层间阳离子的可交换性以及片层的可膨润性,可将长碳链有机季铵盐置换到层间得到有机化膨润土。有机基团的引入使无机相和有机聚合物界面的粘合性能提高。 超声波作为一种新的技术在化学反应中得到了越来越广泛的应用,对许多有机反应有明显的加速作用[1,2],并且具有时间短、效率高、耗能小等优点。本工作将超声波技术应用于长碳链季铵盐对膨润土的有机改性反应中,研究了不同工艺条件下的改性结果;同时将有机改性膨润土与NBR胶乳共沉得到插层型纳米复合材料,并研究了其结构与性能的关系。 1 实验 111 原材料 十六烷基三甲基氯化铵(以下简称C16),活 作者简介:周艳(19752),女,湖北当阳人,华南理工大学在读博士研究生,主要从事高分子材料的合成、制备与改性工作。性物质量分数为0170,工业品,广州新图精细化工有限公司产品;NBR胶乳,固形物质量分数为0120,兰州化学工业公司合成橡胶厂产品;膨润土,800目,南海市非金属开发公司产品。 112 基本配方 NBR 100;硬脂酸 2;氧化锌 4;促进剂CZ 114;促进剂DM 014;硫黄 115。 113 试验设备与仪器 J Y922Ⅱ超声波细胞粉碎机,频率为20～25 kHz,上海新芝生物研究所产品;D max2Ⅲ型X射线 衍射仪,管电压为30kV,铜钾α射线,扫描速度为5°?min-1,测试范围为2～60°,步长为0102°,日本理学公司产品;HITACHI S2550扫描电子显微镜(SEM),加速电压为25kV,日本日立公司产品。 114 试样制备 (1)超声波改性膨润土 先将40g膨润土分散于800mL蒸馏水中,再将一定量C16溶于热蒸馏水后加入膨润土悬浮液中,用一定功率超声波处理一段时间。过滤反应液,蒸馏水洗涤有机化膨润土至滤液不含氯离子(滴加011mol?L-1硝酸银无白色沉淀生成)。 (2)改性膨润土/NBR纳米复合材料的制备 先将一定量的NBR胶乳稀释到质量分数为0110,再将有机改性膨润土分散于蒸馏水中,两者混合,并加入少许乳液稳定剂,于50℃下搅拌4 h。反应完成后用质量分数为0115的氯化钙溶液破乳,洗涤,先自然风干,再于60℃下真空烘干。
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
1 饱和膨润土及其与砂混合物的压缩变形特性 [期刊论文] 《岩土力学》ISTIC EI PKU -2009年11期孙文静，孙德安，孟德林，SUN Wen-jing，SUN De-an，MENG De-lin 对用不同制样方法得到的饱和膨润土及其与砂混合物进行了压缩试验.试验结果表明,饱和膨润土的压缩曲线呈双线性,不同于普通黏土的压缩曲线.压缩试验中量测了侧向应力,由此得到的饱和膨润土的静止侧向压力系数值较一般黏... 关键词：饱和膨润土膨润土与砂混合物压缩曲线侧向应力浸水膨胀试验骨架孔隙比 saturated bentonite sand-bentonite mixtures compression curve lateral stress swelling test skeleton void ratio 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 2 钠基膨润土防水毯在国贸三期地下工程中的应用 [期刊论文] 《中国建筑防水》-2007年3期周竞天，Zhou Jingtian 介绍了钠基膨润土防水毯在北京国贸三期地下防水工程中的施工工艺,并对工程各构造部位的防水设计方案及质量监控要点作了阐述. 关键词：地下工程钠基膨润土防水毯底板桩头膨润土密封膏膨润土防水粉 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 3 地下工程使用的膨润土防水技术新发展(被引用 8 次) [期刊论文] 《水利水电科技进展》ISTIC PKU -2002年4期鞠建英 简要介绍国内外用膨润土(天然纳米材料)作为防水材料的技术发展概况.重点介绍膨润土毯、膨润土板的应用技术及其优点、特性.这些产品已在国内外大量使用,并已代替或可能代替地下工程防水的其他材料. 关键词：膨润土蒙脱石天然纳米材料膨润土板膨润土毯止水条 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 4 天然钠基膨润土在防水工程上的应用鉴别 [会议论文] 张启凤，高嵩，2006 - 2006中国防水工程技术论坛 笔者通过本文旨在以简捷、有效的方法,告知用户如何鉴别地应用"天然钠基膨润土"于地铁、隧道、垃圾填埋场、高层建筑地下、人工湖等防渗工程上,以便为用户节约人力、物力、财力,确保防渗工程达到"百年大计,质量第一"。 关键词：天然钠基膨润土防水工程膨润土防水毯人工改性钠化膨润土防渗工程 导出 5 两种膨润土的土-水特征曲线 [期刊论文] 《岩土力学》ISTIC EI PKU -2011年4期孙德安，孟德林，孙文静，刘月妙，SUN De-an，MENG De-lin，SUN Wen-jing，LIU Yue-miao 用滤纸法和压力板法对Kunigel-V1和高庙子两种膨润土进行试验研究,量测不同孔隙比情况下的土-水特征曲线,研究土-水特征曲线与孔隙比之间的关系以及两种膨润土的土-水特性.试验结果表明:用吸力与含水率的关系表示土-水特... 关键词：Kunigel-V1膨润土高庙子膨润土土-水特征曲线滤纸法高放废物 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 6 膨润土的改性及在废水处理中的应用研究进展(被引用 3 次) [期刊论文] 《水处理技术》ISTIC PKU -2009年5期晏得珍，何玉凤，王艳，王荣民，Yan Dezhen，He Yufeng，Wang Yan，Wang Rongmin 介绍了膨润土的结构与基本性质,探讨了近年来对膨润土的活化、有机改性、无机改性,及无机/有机复合改性方法,以及改性膨润土在含重金属离子废水、有机废水及含磷废水中的应用研究进展,并指出目前膨润土在环境应用中存在的问...
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379685.8 (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 东南大学 地址 211102 江苏省南京市江宁区东南大 学路2号 (72)发明人 杨玉玲 杜延军 刘松玉 范日东 刘志彬 王菲 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 柏尚春 (51)Int.Cl. C01B 33/40(2006.01) (54)发明名称一种改性膨润土及其改性方法和应用(57)摘要本发明公开了一种改性膨润土及其改性方法和应用，所述改性膨润土包括无机磷基聚合物、柠檬酸和膨润土母土；其中无机磷基聚合物是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或焦磷酸钠中的一种或多种的混合物；其改性方法采用制浆干燥法，步骤包括柠檬酸及磷基聚合物溶液配置、柠檬酸预改性膨润土制备、磷基聚合物协同柠檬酸改性膨润土浆液制备和养护、干燥与研磨。本发明所提供的改性膨润土可应用于阻断强碱性渗滤液运移的水平阻隔屏障和竖向阻隔屏障中，可保障阻隔屏障的良好防渗性能和抗化学腐蚀性能，同时具备调控污染液碱性的功能，可大范围推广应用于强碱性工业废渣堆场渗滤液的污染风险防 控措施中。权利要求书1页 说明书9页 附图1页CN 110182819 A 2019.08.30 C N 110182819 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110182819 A 1.一种改性膨润土，其特征在于：该改性膨润土包括无机磷基聚合物、有机弱酸柠檬酸和膨润土母土。 2.如权利要求1所述的一种改性膨润土，其特征在于：所述的无机磷基聚合物是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或者焦磷酸钠中的一种或多种的混合物。 3.如权利要求1所述的一种改性膨润土，其特征在于：所述的无机磷基聚合物的质量为膨润土母土质量的1％～15％，有机弱酸柠檬酸的质量为膨润土母土质量的1‰～1％。 4.一种如权利要求1～3任一权利要求所述的改性膨润土的改性方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 1)配制有机弱酸柠檬酸溶液和无机磷基聚合物溶液； 2)柠檬酸预改性膨润土制备：以有机弱酸柠檬酸干重与膨润土母土干重比为1‰～1％的配比，将有机弱酸柠檬酸溶液与膨润土母土进行混合搅拌制得混合浆料，混合浆料静置后烘干，得到柠檬酸预改性膨润土； 3)无机磷基聚合物协同柠檬酸改性膨润土浆液制备与养护：根据无机磷基聚合物干重与膨润土干重比为1％～15％的比例规格，将柠檬酸预改性膨润土与无机磷基聚合物溶液充分混合，得到改性泥浆； 4)干燥与研磨：将改性泥浆烘干、研磨即得改性膨润土。 5.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤1)所述的配制有机弱酸柠檬酸溶液，是将有机弱酸柠檬酸充分溶于去离子水中，制备1～2mol/L柠檬酸标准储备液，用去离子水对该储备液进行稀释，得到pH≥3.5、浓度为0.1g/L～0.8g/L的有机弱酸柠檬酸溶液；所述的配制无机磷基聚合物溶液是指将无机磷基聚合物固体药剂溶于去离子水中，制备20g/L～40g/L的无机磷基聚合物溶液。 6.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤2)所述的将有机弱酸柠檬酸溶液与膨润土母土进行混合搅拌制得混合浆料中，搅拌的温度为20～60℃，搅拌的时长为2～6h。 7.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤2)所述的混合浆料静置后烘干中，静置时长为12h～24h，烘干是指置于20℃～105℃烘箱中烘干。 8.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤3)所述的将柠檬酸预改性膨润土与无机磷基聚合物溶液充分混合中，混合温度为20～60℃，时长为12h～24h。 9.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤4)所述的将改性泥浆烘干、研磨即得改性膨润土，是指将改性泥浆置于20℃～105℃的烘箱中进行烘干处理至恒重，研磨后过10目～200目标准筛，制得改性膨润土。 10.一种如权利要求1～3任一权利要求所述的改性膨润土的应用，其特征在于：该改性膨润土应用于强碱性工业废渣堆场水平阻隔屏障和竖向阻隔屏障中。 2
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
改性膨润土在废水处理中的应用 摘要：本文介绍了膨润土的吸附原理，简介了膨润土的几种的改性方法及改性 膨润土在废水处理中的应用，并探讨了影响膨润土吸附效果的几个因素。 关键词：膨润土吸附作用废水处理 1 前言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土, 分布广, 储量大, 是我国的优势矿种。膨润土在水处理中的应用可追溯到20 世纪30 年代。1934 年Smith[1]发现蒙脱石能从水中吸收有机阳离子。60 年代膨润土逐渐用来吸附处理水中的有机物[2]。80 年代以来,膨润土在环保中的应用取得了较大进展,。其中, 用于废水处理的研究报道最多, 如用于处理味精废水、印染废水、煤气洗涤废水、造纸废水、含有机物废水等。将膨润土用于处理含重金属离子废水的研究相对较晚, 但进展很快。近十多年来不断有新的研究成果发表。本文就（改性）膨润土吸附重金属离子的机理、影响因素和目前研究存在问题作一些探讨。 2 膨润土的基本性能及对重金属离子的吸附机理 膨润土的特性取决于蒙脱石特有的结构,组成（Na,Ca）0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.H2O， 其理论化学成分为SiO 266.72%,Al 2 O 3 28.53%,H 2 O5%。蒙脱石是2 ∶1型粘土矿物, 为铝或镁的硅酸盐[3]。其晶体是由两层Si-O 4四面体夹一层Al-O 6 八面体组成基 本结构的单元层, 层与层之间存在着层间物质, 包括阳离子、水分子、羟基和水络合物等。晶层负电性主要通过静电引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡,这些层间阳离子具有可交换性。另外, 蒙脱石晶体边缘破键, 在pH > 7 时端面带负电荷, 也可吸附少量阳离子。因而能吸附水中带正电荷的离子和微粒。此外, 蒙脱石矿物晶粒细小, 具有较大比表面积, 因此还可通过范德华力或化学键作用吸附溶液中某些溶质。蒙脱石较高的阳离子交换容量(CEC)（80-120 meq/100g）和良好的吸附性能为膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用奠定了良好的基础。 根据蒙脱石层间交换阳离子的种类和含量, 将天然产出的膨润土分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝氢基膨润土四种类型，常见为钙型和钠型。蒙脱石与水中重金属离子的交换反应原理可简单表示为: M – X+ + Y+ = M – Y+ + X+ (1) 式中M 为蒙脱石, X+为蒙脱石层间阳离子,Y+为水体或环境中的阳离子。 离子交换是同电性离子之间的等电量的交换作用, 属化学计量反应, 符合质量守恒定律, 交换和吸附是可逆的。一般来说, 加大代换阳离子浓度即可提高交换量。阳离子电价和水化能越高代换性能越大, 被代换性也就越差。几种常见阳离子在浓度相同条件下交换能力顺序为: Li+ < Na+ < H+ < K+< NH4+ < Mg2+ < Ca2+ < Ba2+。阳离子在蒙脱石交换位置上的饱和度也影响其可交换性, Ca2+在饱和度越低的状态下越难被取代, 而Na+则相反[4]。 3 膨润土的改性方法 3.1 酸性改性 对膨润土进行酸处理，酸与硅酸盐发生物理化学反应，首先是蒙脱石层间的Na+、K+、Mg2+和Ca2+等阳离子转化为酸的可溶性盐类而溶出，从而削弱了原有层间的键能，使层状晶格间距扩大，活性表面增加。而酸中的H+又可以取代晶格表面阳离子，但又可被溶液中的阳离子交换出来。另外，酸还可以去除膨润土通道
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
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1．膨润土概述 (1) 2．膨润土的性能 (2) 3. 膨润土的用途 (2) 3.1 作为过滤剂在果汁澄清中的作用 (2) 3.2 在催化剂及其载体方面的应用 (2) 3.3 在食品包装材料方面的应用 (3) 3.4 作为饲料添加剂的应用 (3) 3.5 在葡萄酒酿制过程中的应用 (3) 4. 结语 (3) 参考文献： (4)
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 膨润土是由河、海中的单细胞低等水生植物硅藻的遗骸经过几百万年的沉积矿化作用而形成的生物矿物材料。由于其生物成因，具有独特的有序排列微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低吸附性强、活性好等优点，并且其分布广泛，价格低廉。特别是膨润土颗粒壁上的天然多级有序的微孔结构，使其在作为聚合物材料、助滤剂、吸附剂、催化载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值。 2膨润土的性能
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