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关于改性膨润土的那些事儿~

膨润土具有良好的膨胀性、吸附性、阳离子交换性和较大的内、外比表面积,同时能与许多客体物质进行层间复合或插入反应,因而广泛应用于化工、石油、食品、交通、医药、造纸、能源、军工、环保等行业。为了满足某些行业尤其是废水处理的需要,提高膨润土的使用效率,对膨润土进行改性是非常必要的。

 

常用的膨润土改性方法有煅烧改性、钠化改性、酸改性、插层改性、有机改性等。膨润土经过改性后,吸附特性及吸附能力都有不同程度的变化。

 

 

 

 
 
 
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煅烧改性

 

高温煅烧的主要目的是使膨润土失去表面水、水化水、结合水以及一些杂质。焙烧温度一般不超过600℃,时间以2 h为宜。否则会发生相变,破坏膨润土的层状结构,分解吸附基团。煅烧后膨润土的表面官能团和反应活性点也会发生变化。

 

 
 
 

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钠化改性

 

我国的膨润土大部分为钙基膨润土,其性能远差于钠基膨润土,因此多需进行钠化改性。钠化改性方法主要有悬浮法、陈化法和挤压法

 

悬浮法是将纯碱或相应的钠盐加入一定料液比的膨润土浆液中,经浸泡打浆后脱水、干燥、研磨,制成钠化改性膨润土。此法通常与湿法提纯配合使用。

 

陈化法是将按一定钠离子交换量配制成的钠盐溶液加入原矿或加工后的干粉中,控制矿石含水量为30%左右,搅拌均匀后堆放7~10d,得到钠化改性膨润土。

 

挤压法是在加入改性剂的同时施加一定的压力,使粘结的蒙托石颗粒分开,以加速粒子间的交换过程,此法比前两种方法的改性效果都要好。

 

钠化改性可改善膨润土的理化性能和工艺性质 , 主要表现为钠化改性膨润土吸水速度慢, 吸水率与膨胀倍数大 , 阳离子交换量高 , 在水介质中分散性好 , 胶质价高 , 加热稳定性好等。

 

 
 
 

3

 
 

酸改性

 

经过酸改性的膨润土称之为活性白土或漂白土。膨润土经酸化处理 , 酸与硅酸盐发生物理化学反应 , 蒙托石层间的钠、 钾 、 镁和钙离子等阳离子溶出 , 从而削弱了层间的键能 , 使层间晶格裂开 , 层间距增大 , 活性增加 。

 

 
 
 

4

 
 

插层改性

 

插层改性又叫交联改性或柱化。交联剂中的聚合羟基金属阳离子借离子交换作用进入膨润土层间 , 将膨润土内的层与层撑开 , 从而形成粘土层间化合物 , 经进一步加热 , 层间插层剂会脱去羟基 , 最终转化成为稳定的氧化物柱体。 插层改性增大膨润土的层间距, 增加膨润土的吸附容量。

 

 
 
 

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有机改性

 

有机改性包含两种机理, 一种是借助有机阳离子化合物和蒙托石中可交换的阳离子来实现改性 , 另一种是通过物理吸附 ( 一般表现为单分子吸附 ) 使膨润土有机改性。有机化合物能置换蒙托石的层间吸附水 , 然后通过范德华力被吸附在蒙托石的单位晶层底面上。

 

 

 

改性膨润土今后研究方向

 

改性膨润土在环境污染的治理中发挥着重要的作用 , 并具有良好的发展潜力和应用前景。今后应以以下几个方面为重点开展改性膨润土的研究 :

 

(1) 深入探讨改性膨润土的成分 、 结构与性能之间的相互关系 , 以便最大限度地开发利用改性膨润土 。

 

(2) 从微观结构出发研发能增强改性膨润土吸附性能的改性剂或添加剂 , 采用多种手段进行多层次、 多方位的改性 , 尤其是提高表面活性点的强度及数量 , 进一步发掘改性膨润土吸附潜力。

 

(3) 设计和制备新型改性膨润土环境修复材料及其复合材料 。

 

(4) 以前的研究多集中在各种改性产品对单一污染物或同种类污染物的吸附处理 , 吸附机理一般只涉及对某种特定污染物的吸附。对重金属吸附剂的改性主要采用钠化、 酸化以及柱化等改性方法 ,用有机改性膨润土吸附重金属的研究不多见。今后应注重具有综合吸附能力的改性膨润土的开发 , 加强利用有机改性膨润土吸附重金属离子的研究。

 

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