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膨润土常用改性方法及研究进展

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-04-02

膨润土是一种层状硅铝酸盐矿物,其主要成分为蒙脱石。蒙脱石是由2:1型单斜晶系结构不断堆叠起来的层状黏土,相邻的斜晶系层间留有一定的空隙,空隙之间填充了大量可用于交换的阴阳离子,如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Na+、Cl-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到环保、化工、核工业、医药、石油、造纸等领域,被誉为“万用粘土”,其市场开发前景非常广阔。

1、膨润土的提纯预处理

 

一般膨润土的蒙脱石含量约为60%,部分优质膨润土能达到80%。膨润土中蒙脱石含量的高低对膨润土的性能有着重要的影响,在改性之前对膨润土进行提纯预处理的目的就是为了提高其中蒙脱石的含量,降低石英的含量。

 

(1)膨润土干法提纯

 

膨润土干法提纯是利用膨润土与杂质矿物的粒度、密度、硬度差别比较大的特点,通过逐级分离沉降进行分离,一般适用于蒙脱石含量大于80%的膨润土的提纯处理。

 

(2)膨润土湿法提纯

 

膨润土应用比较普遍,其机理是利用蒙脱石晶体细胞小,能够在水介质中充分分散的原理,使杂质与蒙脱石分开。

 

膨润土一般需要经过改性后才能正常使用到实际的生产中,其改性的基本原理是利用其层间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。

 

2、膨润土钠化改性法

 

由于蒙脱石与Ca2+吸附能力比Na+要强,所以自然界中存在的膨润土一般为钙基土。但是实际应用中发现钙基土中的Ca2+的交换能力远低于Na+,因此钙基土常常经过钠化后再投入市场使用。

 

膨润土钠化改性法的原理是利用Na+与Al、Mg的结合强度大于Ca2+,通过Na+取代膨润土层间的Ca2+而达到钠化改性的目的。常用的钠化剂有NaF、Na2CO3、NaCI、NaNO3、NaSO4等。

 

研究表明:

 

利用Na2CO3作为钠化剂时,在其最佳浓度为4%,钠化时间为30min,水浴温度为70℃时,钠化处理后的膨润土的钠离子含量由1.47%提升到32%;

 

Na2CO3改性剂的效果要优于NaCI,经过Na2CO3钠化后的膨润土的膨胀容和胶质价分别提升20mL/g和200mL/g左右,钠化后的产品都能达到工业化使用的要求。

 

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