膨润土改性技术的现状

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：Ex·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+、Mg2+、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活化用酸一般为硫酸．如原矿舍方解石则用盐酸干法生产工艺流程为：原矿一干燥一粉碎一加酸活化一干燥一粉碎一干燥焙烧一磨粉一包装干法生产工艺简单．但产品游离酸含量高．质量较差，经过改进的干法工艺．用无机物处理游离酸．可保证自土的质量[6]。通过酸活化，用一价氢离子取代可交换的钙离子形成有细孔的表面，比表面积和孔隙度都增大使膨润土已具有的吸附及离子交换性进一步增强。酸活化后的钙基膨润土具有很强的脱色能力及脱酸和脱硫能力．2.2钠基膨润土钠基膨润土是用钠离子将天然土中的钙、镁等离子置换出来。所用的处理剂有碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠等。钠化反应在一定的温度条件下可直接进行．但由于钙、镁基膨谰土不溶于水且分散性差等缘故，当加入一定量的碳酸钠进行钠化时．反应只在表面进行而被钠化的表面又是一个良好的隔水膜因而反应根难进行到底为了使钠化反应充分进行。目前使用的方法主要有悬浮液法、堆塌钠化法、轮碾钠化法、挤压钠化法、取螺旋钠化法、阻流挤压钠化法等[6]。2.3锂基膨润土[8]制备锂基膨润土的原理与钠基膨润土相同。主要方法如下：a.将原土(钙基土)和锂盐溶液加入碾轮混砂机中碾压均匀，小于120℃烘干过-200目筛。b.将原矿粉加少量水浸湿，放置24h，加入预制的改性液(5%的Li2CO3)加水再搅拌．加热至100度左右，保温0.5h，过滤，干燥，粉碎。2.4有机膨润土[9]若用有机阳离子取代蒙脱石层间的非金属阳离子，可从根本上改变膨润土的原来的亲水性质，生成了一种新的疏水亲油的蒙脱石一有机复合物，即有机膨润土。制备有机膨润土的一般工艺为：原矿粉一5%～10%悬浮液一离心提纯一活化变型一有机交换一过滤脱水一干燥一磨粉一有机土产品2.5高纯膨润土及凝胶膨润土[10]由于蒙脱石本身具有表面呈负电性，而边缘呈正电性的特点。在水分散介质中的蒙脱石颗粒之间，正负电性吸引存在着以工字型为主的搭接结构。一些细粒的固体杂质被这种缔合结构所支托或包裹，难以除尽，给提纯带来很大困难。加入焦磷酸钠进行处理，磷酸根负离子吸附于矿物正电性边缘，形成双电性边缘，这样蒙脱石颗粒全部转变为负双电层胶体同电性相互排斥、缔合结构消失，杂质脱离，可得到高纯度的膨润土。经处理后的膨润土由于缔合结构消失，因而粘度很低，触变性很差。加入絮凝溶液{一般为高价金属盐)，与磷酸根反应，恢复其边缘正电性，使其重新缔合形成凝胶。用这种方法可制备高纯度的膨润土凝胶、这种凝胶不仅有较高的粘度和较好触变性，而且十分稳定必要时可使用还原漂白工艺对凝胶进行漂白处理运用这种工艺制造的凝胶膨润土。3结语我国的膨润土资源丰富，大力发展膨润土的深加工，拓展其应用领域，具有重大的经济效益和社会效益。参考文献：[1]韩红青膨润土改性及其应用研究无机盐工业2011.105～6[2]姜桂兰，张培萍．膨润土加工与应用[M]．北京：化学工业出版社，2005，4．[3]马鸿文．工业矿物与岩石[M]．北京：化学工业出版社，2005：92～93．[4]非金属矿工业手册[M]．北京：冶金工业出版社，1991：29～31．[5]掎克勤活性白土生产新探非金属矿．1990(5)：76～79[6]惠博然活性白土干法生产及其改进非金属矿．1993(3)：30～33[7]胡茂焱膨润土的钠化及最优加碱量的确定非金属矿．1991(3)：30～31[8]胡智荣锂基膨润土研制．非金属矿．1995（4）：37～39[9]刘树青有机膨润土的制备及其一些应用日用化学工业，l99l（4）47～48[10]冯惠敬JDF蒙脱石粘土凝胶的制备及其在化妆品中的应用．非金属矿．1991(2)：32～34