膨潤土改性方法及應用研究

摘 要：膨潤土是一種具有四面體及八面體結(jié)構(gòu)組成的的硅酸鹽礦物，具有物化性能優(yōu)良、礦產(chǎn)豐富、價格便宜的特點，受到了研究人員的廣泛關注。特別是在膨潤土改性的研究上取得了很多的研究成果，當前研究人員已經(jīng)通過改性得到了鈉化、活化、有機以及納米改性的膨潤土。改性后的膨潤土在其性能和品質(zhì)上都得到了很大的提升，在環(huán)境保護以及載體等領域得到了廣泛的應用。文章就膨潤土的改性方法以及應用進行了綜述。

關鍵詞：膨潤土；改性；應用

膨潤土結(jié)構(gòu)中八面體和四面體間的中間層容易跟外界的陽離子發(fā)生交換反應，產(chǎn)生的各種金屬鹽離子基的膨潤土具有很多的優(yōu)點，包括膨潤土膨脹容、吸附能力大、離子交換能力強以及懸浮顆粒分散好等特點[2]。統(tǒng)計資料表明，我國膨潤土數(shù)量是世界上最多的國家，但礦石開采技術的落后導致膨潤土的質(zhì)量較差。因此，對膨潤土進行改性以提升其質(zhì)量成為人們關注的重點。當前，膨潤土的改性方法主要有鈉化、活化、有機以及納米改性的方式。改性后的膨潤土在其性能和品質(zhì)上都得到了很大的提升，在環(huán)境保護以及載體等領域得到了廣泛的應用。

1 改性方法

1.1 鈉化改性

陳淑祥等[3]在研究中使用氟化鈉對膨潤土進行改性，將膨潤土的膨脹容提高到了約100毫升每克。其他常用的改性劑還有碳酸鈉和氫氧化鈉，改性后的膨潤土具有吸水率高、膨脹系數(shù)大、潤滑性能高、熱穩(wěn)定及可塑性強的特點。

1.2 活化改性

王連軍等[4]對膨潤土進行酸化改性處理后，表面積特性得到了很大的提升。惠博然等[5]的研究表明無機酸在膨潤土的活化中具有增強其吸附及脫色的強度。Magana 等[6]制備了膨潤土的納米銀抗菌復合物，其比表面積及吸附能力很強。

1.3 有機改性

Sameer等[7]在其研究中制備了一系列CTAB、羥基鋁、環(huán)己烷改性膨潤土，并通過苯酚的吸附實驗對其吸附能力進行了研究。結(jié)果表明：CTAB/Al改性優(yōu)于CTAB改性，優(yōu)于熱處理改性，優(yōu)于環(huán)己烷改性，優(yōu)于未改性的膨潤土。陳飛等[8]在研究中制備了CTAC改性的膨潤土。有機改性的膨潤土在其特點上具有溶脹性大、分散性好等特性。

1.4 納米復合

早在上世紀的八十年代，研究人員利用插層聚合法研究出了Nylon /膨潤土的納米復合材料，復合材料經(jīng)過XRD以及TEM表征后發(fā)現(xiàn)Nylon在膨潤土中有著非常均勻的分散狀況，而Nylon與膨潤土間較強的界面作用，提升了復合材料的力學性能。同時制備的納米復合改性膨潤土材料具有很多特殊的功能，能夠作為高強材料使用。

2 膨潤土的應用

2.1環(huán)保材料

改性后的膨潤土具有層間比表面積大、以及不同有機基團特有性能的特點，成為了一種性能優(yōu)異的吸附劑，被廣泛的用于環(huán)境保護當中。例如對廢水進行雜質(zhì)離子的吸附，利用分離吸附能力的不同對油污、空氣等進行凈化處理。Eren等[9]對改性后膨潤土在廢水中的吸附能力進行了研究，結(jié)果表明改性后的膨潤具有較高的陽離子的交換容量，比未改性的膨潤土的性能提高了2倍。

2.2 催化劑及載體

膨潤土經(jīng)過高溫煅燒后，層間的化合物具有粒子顆粒小、比表面積較大的特性，同時其孔徑結(jié)構(gòu)較大且能夠進行調(diào)節(jié)，相對于分子篩來說是一種性能優(yōu)異的催化劑載體。此外，層柱黏土在發(fā)生氧化還原的反應中可以傳導離子電荷，具有促進反應發(fā)生的特性，在一定范圍內(nèi)是一種性能優(yōu)良的催化劑。朱岳等[10]在研究中以離子交換法研究制備了膨潤土附載的納米銀復合物，研究表明其能夠延長抗菌時間。

2.3 石油鉆井、鑄造和冶金材料

膨潤土的結(jié)構(gòu)特性使其還可被用作增稠和穩(wěn)定劑。在鉆井工程中，流變及攜帶性好的泥漿有利于工程的進行同時還可以避免設備的腐蝕。而將膨潤土加入到泥漿中，有利于泥漿性能的提升。此外，膨潤土也是一種優(yōu)良的懸浮劑，像醇基涂料的生產(chǎn)中，最主要的懸浮劑就是膨潤土。在鑄模材料的領域中，膨潤土也常被用作粘合劑使用。研究表明膨潤土在冶金中能夠提升貧礦及礦粉的利用度，提升0.5倍的高爐生產(chǎn)能力。

2.4 建材工業(yè)

膨潤土在現(xiàn)代工業(yè)中被用做硅酸鹽水泥的主要原料，同時在防水材料以及陶瓷、建筑材料等領域也有著廣泛的應用。膨潤土的引入能夠在降低墻體材料重量的同時，提高材料的強度。

2.5 農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)材料

膨潤土同時還是一種性能優(yōu)良的土壤改良劑。其有利于降低化肥的流失，同時提升土壤的存水性能。此外，其也被用做飼料的添加劑，有吸附體內(nèi)毒素的作用。

3 結(jié)束語

我國的膨潤土資源非常的豐富，對膨潤土進行加工改性以提升其性能必將是未來膨潤土發(fā)展中的重點環(huán)節(jié)。目前，現(xiàn)有的改性主要集中于膨潤土的鈉化、活化、有機改性以及納米復合等方面。改性的膨潤土在環(huán)境保護以及載體等領域發(fā)揮了重要的作用。相信隨著技術的進步，會有更高性能的膨潤土問世。

參考文獻

[1]曹明禮.蒙脫石層間化合物的制備、表征及其液相吸附特性研究[D].武漢：武漢理工大學，2007.

[2]聶錦旭.改性膨潤土吸附劑的制備及其在廢水處理中的應用[D].廣州：中國科學院研究生院，2005.

[3]陳淑祥，袁健，劉海彬，等.鈣基膨潤土鈉化改型新方法研究[J].非金屬礦，1999，22（1）：8-9.

[4]王連軍，黃中華，劉曉東，等.膨潤土的改性研究[J].工業(yè)水處理，1999，19（1）：9-1.

[5]惠博然，李朝君.活性白土干法生產(chǎn)工藝及其改進[J].非金屬礦，1999（3）：30-33.

[6]Magana S M，Quintana P，Aguilar D H，et al. Antibacterial activity of montmorillonites modified with silver[J]. Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2008，281（1/2）：192-199.

[7]Sameer Al-Asheh，F(xiàn)awzi Banat，Leena Abu-Aitah. Adsorption of phenol using different types of activated bentonites[J].Separation and Purification Technology， 2003，33（1）：1-10.

[8]陳飛，唐宏科，王騰飛.有機膨潤土的制備與表征[J].無機鹽工業(yè)，2010，42（12）：35-36.

[9]Eren E，Afsin B.Investigation of a basic dye adsorption from aqueous solution onto raw and pre-treated bentonite surfaces[J]. Dyes and Pigments，2008，76（1）：220-225.

[10]朱岳，戴金明，魏麗喬，等.膨潤土抗菌劑的制備及在粘膠纖維中的應用[J].天津工業(yè)大學學報，2008，27（5）：59-62.

作者簡介：張平武（1974，9-），男，安徽省蕪湖市繁昌縣，現(xiàn)職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：無機非金屬材料。