膨潤土

膨潤土是以為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，結(jié)構(gòu)是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2：1型晶體結(jié)構(gòu)  ，由于晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽離子與晶胞的作用很不穩(wěn)定，易被其它陽離子交換，故具有較好的離子交換性。國外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個領(lǐng)域100多個部門中應(yīng)用，有300多個產(chǎn)品,因而人們稱之為“土”。

膨潤土也叫斑脫巖，皂土或膨土巖。我國開發(fā)使用膨潤土的歷史悠久，原來只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區(qū)數(shù)百年前就有露天礦，當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國早發(fā)現(xiàn)是在懷俄明州的古地層中，呈黃綠色的粘土，加水后能膨脹成糊狀，后來人們就把凡是有這種性質(zhì)的粘土，統(tǒng)稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是，含量在85-90%，膨潤土的一些性質(zhì)也都是由所決定的。可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成致密塊狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時有滑感，小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

性質(zhì)

膨潤土是一種黏土巖、亦稱黏土巖、常

膨潤土

含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等；一般為白色、淡黃色，因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等；具蠟狀、土狀或油脂光澤；膨潤土有的松散如土，也有的致密堅硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水，還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素，Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。礦物屬單斜晶系，通常呈土狀塊體，白色，有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小，膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性，可吸附8～15倍于自身體積的水量，體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍；在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性；有較強的陽離子交換能力；對各種氣體、液體、有機物質(zhì)有一定的吸附能力，大吸附量可達(dá)5倍于自身的重量；它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色離子。

吸附性

吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤土礦物的吸附特性來調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。

膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。

l）物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的，即我們常說的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程，吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤土表面分子其有表面能。由于膨潤土在水中高度分散，物理吸附現(xiàn)象十分明顯。

2）化學(xué)吸附。化學(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的，化學(xué)吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力，可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。

3）離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負(fù)電荷，因此在膨潤土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽離子。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點是：同號離子相互交換，等電量相互交換。離子交換吸附的反應(yīng)是可逆的，吸附和脫附的速度受離子濃度的影響，這種影響符合質(zhì)量作用定律。

影響膨潤土礦物吸附作用的因素是：

1）膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。

2）膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論，進(jìn)行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細(xì)，吸附作用越強。

3）溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論，膨潤土礦物晶體帶負(fù)電，在形成雙電層時會進(jìn)行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層，抑制膨潤土的分散和擴散，甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。

膨脹性

膨潤土遇水就膨脹，這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大，水分子進(jìn)入了礦物的晶層，另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和含量關(guān)系極大，鈉質(zhì)膨潤土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤土要強，另外純度較高、含量高的膨潤土的膨脹性要強。因此，在實際應(yīng)用時，如果我們主要想利用膨潤土礦物的膨脹性，那么我們在考慮膨潤土礦物的種類時首先要選擇鈉質(zhì)膨潤土礦，其次要考慮含量高的鈉質(zhì)膨潤土。在機械鑄造和鐵礦球團工作中，對膨脹性要求較高。大量的鈣質(zhì)膨潤土質(zhì)，達(dá)不到使用要求，因此在使用前需要對鈣質(zhì)膨潤土進(jìn)行改性處理。

鈉質(zhì)膨潤土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤土高，鈉質(zhì)膨潤土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤土和鈣質(zhì)膨潤上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是：

1）陽離子可以將膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)在起，制約了膨潤土顆粒的分散。多價離子比一價離子電荷密度大，顆粒之間產(chǎn)生較強的靜電引力，使膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強，因此鈣質(zhì)膨潤土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤土要弱。

2）晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中，帶負(fù)電荷的顆粒吸附水化陽離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價數(shù)的兩次方成反比，即陽離子價高，水化膜薄，膨脹倍數(shù)低；而陽離子價效低，水化膜厚，膨脹倍數(shù)高。

3）鈉質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下，由于靜電引力較小，鈉質(zhì)膨潤土晶層之間可以產(chǎn)生較大的晶層間距，而鈣質(zhì)膨潤土由于晶層間的樸電引力較大，極性水分子不易進(jìn)入晶層之間，因此，鈣質(zhì)膨潤土晶層間產(chǎn)生的距離明顯比鈉質(zhì)膨潤土小，表現(xiàn)在鈣質(zhì)膨潤土比鈉質(zhì)膨潤土難于在水中分散、膨脹倍數(shù)低。實質(zhì)上，的膨脹性受其化學(xué)成分控制，含鈉離子多的可以待續(xù)不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態(tài)。含鈣離子多的只能從干操狀態(tài)到含水狀態(tài)膨脹是有限度的。我們在了解了影響膨潤上膨脹性的深層次的原因后，可以人為有效地控制膨潤土礦物的膨脹性能，使之達(dá)到使用效果。

造漿性

造漿率是膨潤土顆粒在水中分散形成懸浮液，并且這種懸浮液的表觀粘度為15*10-3Ps·s時每噸膨潤土造漿的立方數(shù)是衡量膨潤土質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，一般鈉質(zhì)膨潤土的造漿性能比鈣質(zhì)膨潤土要好。計其選漿率公式是：

造槳率（m3/t）=水的體積（mL）/土的質(zhì)量（g）+1/土的密度一般在測試表觀粘度時配制表觀粘度在10~25(*10-3 Pa·s）范圍內(nèi)三杯泥漿，經(jīng)過攪拌靜止放置16h，再攪拌，測試粘度，然后在單對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出三點的位置，進(jìn)行連線，在坐標(biāo)上求出表觀粘度為15*10-3 Pa·s時的加土量。

應(yīng)用

的性質(zhì)和層間的交換性陽離子種類有很大關(guān)系。根據(jù)層間主要交換性陽離子的種類，通常分為鈣和鈉。

有吸附性和陽離子交換性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理；由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性，因此用于鉆井泥漿、阻燃（懸浮滅火）；還可在造紙工業(yè)中做填料，可優(yōu)化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘結(jié)力，可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線上漿既節(jié)糧，又不起毛，槳后還不發(fā)出異味，真是一舉雙得。

總的說，鈉質(zhì)（或鈉膨潤土）的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好。

膨潤土（）由于有良好的物理化學(xué)性能，可做凈化脫色劑、粘結(jié)劑、觸變劑、懸浮劑、穩(wěn)定劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)及化妝品、藥品等領(lǐng)域，所以是一種用途廣泛的天然礦物材料。

膨潤土可用來作防水材料，如膨潤土防水毯、膨潤土防水板及其配套材料，釆用機械固定法鋪設(shè)。應(yīng)用于PH值為4到10的地下環(huán)境，含鹽量較高的環(huán)境應(yīng)采用經(jīng)過改性處理的膨潤土，并應(yīng)檢測合格后使用。

組成

1898年美國地質(zhì)學(xué)者Knighl在美國懷俄明州落基山河附近發(fā)現(xiàn)了一種綠黃色吸水膨脹的粘土物質(zhì)，由于產(chǎn)地為:“ Fort Beton ”，因而取名膨潤土(Betonite)。膨潤土也叫斑脫巖或膨土巖,膨潤土的主要礦物功效成分是，高品位的含量在85-90%，膨潤土的一些性質(zhì)也都是由所決定的。

可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成致密塊狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時有滑感，小塊體加水后體積脹大，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。有吸附性和陽離子交換性能，可用于除去石油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理。