膨潤(rùn)土的加工技術(shù)

1、膨潤(rùn)土的加工技術(shù)武漢理工大學(xué) 主要內(nèi)容 1.膨潤(rùn)土選礦提純 2.膨潤(rùn)土改性 3.膨潤(rùn)土改型 4.活性白土的制備 5.有機(jī)膨潤(rùn)土的加工工藝 6.膨潤(rùn)土無(wú)機(jī)凝膠的制備 7.膨潤(rùn)土防水毯 8.醫(yī)藥用蒙脫石 9.膨潤(rùn)土復(fù)合吸水材料 10.蒙脫石層間化合物的制備1.膨潤(rùn)土的提純膨潤(rùn)土的提純 膨潤(rùn)土的提純方法一般分為物理提純方法和化學(xué)提純方法。物理提純方法即選礦提純方法，又分為手選、風(fēng)選（干法提純）和水選（濕法提純）等。(1)手選 手選主要用于原礦蒙脫石含量較高的膨潤(rùn)土。在采礦場(chǎng)由人工將礦石中的大塊廢石挑選出來(lái)，也可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)指標(biāo)要求分地段、分層位采礦，分別堆放，單獨(dú)加工。其加工流程如下：膨潤(rùn)土

2、原礦膨潤(rùn)土原礦破碎破碎干燥干燥手選手選粉磨粉磨包裝包裝 根據(jù)膨潤(rùn)土的原礦情況，軟質(zhì)膨潤(rùn)土無(wú)須破碎，硬質(zhì)膨潤(rùn)土則須利用顎式破碎機(jī)或雷蒙磨將其破碎至粒徑（）為2cm左右的碎塊；然后采用自然或加熱干燥去除水分（水含量12%6%）；手選或用振動(dòng)篩剔除2cm的大塊；最后利用雷蒙磨將細(xì)粒礦石粉碎（約200目）。(2)干法提純 風(fēng)選（干法提純）是目前普遍使用的膨潤(rùn)土提純方法，該法適用于蒙脫石含量高（蒙脫石含量大于80）、粒度較細(xì)而脈石礦物石英、長(zhǎng)石較粗的礦石。其工藝流程如下：膨潤(rùn)土原礦膨潤(rùn)土原礦自然干燥自然干燥氣流干燥氣流干燥破碎破碎粉磨粉磨包裝包裝風(fēng)選分級(jí)風(fēng)選分級(jí)(3)濕法提純 對(duì)于原礦中蒙脫石含量只在3

3、080的低品位膨潤(rùn)土或所含長(zhǎng)石、石英的粒度較細(xì)的膨潤(rùn)土，要獲得更高純度的膨潤(rùn)土或蒙脫石，往往采用濕法提純。工藝流程如下：膨潤(rùn)土原土膨潤(rùn)土原土破碎破碎制漿（加分散劑）制漿（加分散劑）沉降分離沉降分離懸浮液離心分離（加絮凝劑）懸浮液離心分離（加絮凝劑）過(guò)濾過(guò)濾干燥干燥打散解聚打散解聚包裝包裝(4)化學(xué)提純由于采用物理法提純膨潤(rùn)土難以去除粒度很細(xì)的方英石、部分石英及Fe2O3，所以要制得高純度的膨潤(rùn)土就必須采用化學(xué)提純法?；瘜W(xué)提純法即利用化學(xué)試劑與膨潤(rùn)土中的雜質(zhì)礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而將其除掉的方法。通常是利用強(qiáng)堿去除方英石和石英，其反應(yīng)原理是： 2NaOHSiO2NaSiO3H2O(5)復(fù)合提純 在實(shí)際

4、提純工藝過(guò)程中常常會(huì)同時(shí)采用物理方法和化學(xué)方法進(jìn)行復(fù)合提純。例如，英國(guó)的專(zhuān)利膨潤(rùn)土提純技術(shù)即為復(fù)合提純。其主要步驟如下： 對(duì)開(kāi)采出的膨潤(rùn)土原礦進(jìn)行處理，減少表面污染； 原礦破碎后用連二亞硫酸鈉或次硫酸鹽漂白，消除氧化 鐵污染； 在60下用堿處理膨潤(rùn)土水基溶液中的游離氧化硅，將 處理過(guò)的膨潤(rùn)土懸浮液脫水； 將脫水后的固相物質(zhì)沖洗后加水重新制成懸浮液； 讓新配置的懸浮液在均化器中受剪切、摩擦和沖擊； 干燥懸浮液。原礦原礦用次硫酸鹽或連二亞用次硫酸鹽或連二亞硫酸鈉表面處理礦物硫酸鈉表面處理礦物大于大于60條件下用堿處理膨潤(rùn)土條件下用堿處理膨潤(rùn)土脫水用水沖洗至少一次脫水用水沖洗至少一次重新配置懸浮液重

5、新配置懸浮液 均化器處理均化器處理干燥干燥粉碎粉碎包裝、運(yùn)輸包裝、運(yùn)輸2.膨潤(rùn)土改性膨潤(rùn)土改性 膨潤(rùn)土的表面改性是指用物理、化學(xué)、膨潤(rùn)土的表面改性是指用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)其表面進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)用機(jī)械等方法對(duì)其表面進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變膨潤(rùn)土礦物表面的物的需要有目的地改變膨潤(rùn)土礦物表面的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如表面結(jié)構(gòu)、表面能、理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如表面結(jié)構(gòu)、表面能、電性、吸附性能和反應(yīng)活性等，以滿(mǎn)足其電性、吸附性能和反應(yīng)活性等，以滿(mǎn)足其在不同技術(shù)或領(lǐng)域中的應(yīng)用，從而提高膨在不同技術(shù)或領(lǐng)域中的應(yīng)用，從而提高膨潤(rùn)土的性能及使用價(jià)值。潤(rùn)土的性能及使用價(jià)值。 常用的膨潤(rùn)土改性措施有機(jī)械

6、力活化、常用的膨潤(rùn)土改性措施有機(jī)械力活化、熱活化、酸活化和有機(jī)活化等、熱活化、酸活化和有機(jī)活化等、(1)機(jī)械力活化 機(jī)械力活化是利用機(jī)械力作用提高膨潤(rùn)土的某些活性和性能的作用過(guò)程，包括超細(xì)粉碎和擠壓。 超細(xì)粉碎是在粉碎過(guò)程中利用機(jī)械力作用對(duì)礦物表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變膨潤(rùn)土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學(xué)吸附性和反應(yīng)活性等。利用球磨機(jī)在對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行超細(xì)粉碎的過(guò)程中，借助機(jī)械力作用使膨潤(rùn)土破碎的同時(shí)，蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)斷鍵或缺陷，從而提高其活性。 在粉碎過(guò)程中添加表面活性劑或其它有機(jī)化合物，機(jī)械激活作用可以促進(jìn)這些有機(jī)化合物分子在膨潤(rùn)土礦物表面的化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到粒度減小和表面有

7、機(jī)化的雙重目的。 擠壓作用則主要體現(xiàn)在鈣基膨潤(rùn)土納化過(guò)程中，由于鈣基膨潤(rùn)土不易溶于水，常以結(jié)晶集合體的形式懸浮于水中，顆粒表面被鈉化后會(huì)形成一個(gè)隔水膜，阻止了顆粒內(nèi)部鈣基膨潤(rùn)土的進(jìn)一步鈉化，而擠壓作用可以促進(jìn)鈉化過(guò)程的完善。擠壓鈉化尤其在低級(jí)膨潤(rùn)土的升級(jí)過(guò)程中起著決定作用，主要原理有以下3點(diǎn)： 剝片作用 在較大剪切力作用下，顆粒之間以及結(jié)晶層之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生分離，加速了粒子運(yùn)動(dòng)的速度，增加了膨潤(rùn)土與Na接觸的面積。 溫度作用 因擠壓摩擦產(chǎn)生大量的熱，進(jìn)一步加速了離子運(yùn)動(dòng)的速度，擴(kuò)大了離子的運(yùn)動(dòng)范圍，提高了鈉化反應(yīng)的速度。 斷鍵作用 在大的機(jī)械力作用下，蒙脫石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的部分化學(xué)鍵遭到破壞，

8、有利于吸附相反電荷的Na，也有助于鈉化反應(yīng)的進(jìn)行。 (2)熱活化熱活化方法是將膨潤(rùn)土在不同溫度下焙燒，通過(guò)揮發(fā)和燃燒使蒙脫石表面及結(jié)構(gòu)層間的分子水和有機(jī)質(zhì)蒸發(fā)掉，使黏土礦物結(jié)構(gòu)變得疏松。同時(shí)，隨著溫度的升高，黏土礦物的部分羥基脫失，裸露的斷鍵增多，礦物的比表面積增大，導(dǎo)致膨潤(rùn)土的活性提高。(3)酸活化膨潤(rùn)土酸活化方法是利用各種酸（硫酸、鹽酸、草酸、硝酸等）以不同濃度在一定條件下對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行活化處理。酸溶液活化膨潤(rùn)土的目的是為了提高膨潤(rùn)土產(chǎn)品的吸附性能，以適應(yīng)輕工業(yè)中的漂白、脫色、凈化等用途。將膨潤(rùn)土進(jìn)行酸化處理不僅能夠提高膨潤(rùn)土的活性（如比表面積、脫色率等），而且還可以提高膨潤(rùn)土的白度。因此，

9、在工業(yè)上常將酸活化膨潤(rùn)土稱(chēng)為活性白土或漂白土。3. 膨潤(rùn)土的改型膨潤(rùn)土的改型 蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的Si4+可被可被Al3+置換，八面體層內(nèi)的置換，八面體層內(nèi)的Al3+常被常被Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Li+、Na+等置換，從等置換，從而使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，使其具有吸附而使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，使其具有吸附陽(yáng)離子和交換性陰離子的能力，有較高的水化能。陽(yáng)離子和交換性陰離子的能力，有較高的水化能。 由于這種性能，使蒙脫石層間充滿(mǎn)由于這種性能，使蒙脫石層間充滿(mǎn)nH2O層間水及可交換層間水及可交換陽(yáng)離子，對(duì)于不同成因與產(chǎn)地的膨潤(rùn)土，其蒙脫石層

10、間可陽(yáng)離子，對(duì)于不同成因與產(chǎn)地的膨潤(rùn)土，其蒙脫石層間可交換性陽(yáng)離子的種類(lèi)與交換容量（交換性陽(yáng)離子的種類(lèi)與交換容量（CEC）有較大的差別。）有較大的差別。其中，高價(jià)陽(yáng)離子（其中，高價(jià)陽(yáng)離子（Ca2+、Mg2+等）水化膜薄，膨脹倍等）水化膜薄，膨脹倍數(shù)低，數(shù)低，CEC?。坏蛢r(jià)陽(yáng)離子（小；低價(jià)陽(yáng)離子（Na+、K+等）水化膜厚，膨等）水化膜厚，膨脹倍數(shù)高，脹倍數(shù)高，CEC大。大。 鈉基膨潤(rùn)土較鈣基膨潤(rùn)土具有更高的吸水率和熱穩(wěn)定性能，鈉基膨潤(rùn)土較鈣基膨潤(rùn)土具有更高的吸水率和熱穩(wěn)定性能，更強(qiáng)的可塑性和粘結(jié)性，以及更優(yōu)異的膠體懸浮液觸變性、更強(qiáng)的可塑性和粘結(jié)性，以及更優(yōu)異的膠體懸浮液觸變性、潤(rùn)滑性。因此，鈣

11、基膨潤(rùn)土的鈉化改型是提高其應(yīng)用價(jià)值潤(rùn)滑性。因此，鈣基膨潤(rùn)土的鈉化改型是提高其應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有效途徑之一。和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有效途徑之一。 膨潤(rùn)土的改型膨潤(rùn)土的改型-人工鈉化人工鈉化 原理原理 膨潤(rùn)土的鈉化改型是用膨潤(rùn)土的鈉化改型是用Na+離子將其可置換的高價(jià)陽(yáng)離子將其可置換的高價(jià)陽(yáng)離子置換出來(lái)，體系的離子交換反應(yīng)可表示成下式：離子置換出來(lái)，體系的離子交換反應(yīng)可表示成下式： Ca2+-蒙脫石蒙脫石+2Na+ 2Na+ -蒙脫石蒙脫石+Ca2+ 常用鈉化改型劑為碳酸鈉常用鈉化改型劑為碳酸鈉 ，根據(jù)不同產(chǎn)地的原料，亦，根據(jù)不同產(chǎn)地的原料，亦可采用氯化鈉、氫氧化鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚可采用氯化

12、鈉、氫氧化鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉和氟化鈉等。磷酸鈉、三聚磷酸鈉和氟化鈉等。 -方法：方法： 鈉化改型主要有懸浮液法（濕法）、堆場(chǎng)鈉化鈉化改型主要有懸浮液法（濕法）、堆場(chǎng)鈉化法（陳化法）和擠壓法等。法（陳化法）和擠壓法等。 （1）懸浮液法。在配漿的同時(shí)向水中加入鈣基）懸浮液法。在配漿的同時(shí)向水中加入鈣基膨潤(rùn)土和鈉化改型劑，長(zhǎng)時(shí)間預(yù)水化，以使混合膨潤(rùn)土和鈉化改型劑，長(zhǎng)時(shí)間預(yù)水化，以使混合更均勻，鈉化更完全。更均勻，鈉化更完全。 （2）堆場(chǎng)鈉化法。在原礦堆場(chǎng)中，將）堆場(chǎng)鈉化法。在原礦堆場(chǎng)中，將2%-4%的鈉化劑撒在含水量約的鈉化劑撒在含水量約25%的膨潤(rùn)土原礦中，翻的膨潤(rùn)土

13、原礦中，翻動(dòng)拌合，混勻碾壓，老化動(dòng)拌合，混勻碾壓，老化7-10天，然后干燥粉碎天，然后干燥粉碎成產(chǎn)品。成產(chǎn)品。 （3）擠壓法。其中包括輪碾擠壓法（德國(guó)）、）擠壓法。其中包括輪碾擠壓法（德國(guó)）、雙螺旋擠壓法（日本）、阻流擠壓法（中國(guó)）和雙螺旋擠壓法（日本）、阻流擠壓法（中國(guó)）和對(duì)輥擠壓法（中國(guó)）等。在人工鈉化過(guò)程中，除對(duì)輥擠壓法（中國(guó)）等。在人工鈉化過(guò)程中，除了要有一定的濃度的鈉離子外，還必須施加一定了要有一定的濃度的鈉離子外，還必須施加一定的剪切應(yīng)力，使聚結(jié)的顆粒分開(kāi)，增大比表面積，的剪切應(yīng)力，使聚結(jié)的顆粒分開(kāi)，增大比表面積，加速離子交換過(guò)程。加速離子交換過(guò)程。改型工藝：改型工藝：（1）一般的

14、濕法改型工藝 一般的濕法改型工藝為: （3）膨潤(rùn)土的提純、活化與鈉化改型的聯(lián)合處理工藝膨潤(rùn)土的改型膨潤(rùn)土的改型-人工鋰化人工鋰化 鋰基膨潤(rùn)土能夠在有機(jī)溶劑中成膠，代替鋰基膨潤(rùn)土能夠在有機(jī)溶劑中成膠，代替有機(jī)膨潤(rùn)土。鋰基膨潤(rùn)土在水中、低級(jí)醇有機(jī)膨潤(rùn)土。鋰基膨潤(rùn)土在水中、低級(jí)醇及低級(jí)酮中有優(yōu)良的膨脹性、增稠性和懸及低級(jí)酮中有優(yōu)良的膨脹性、增稠性和懸浮性，因而被廣泛用于建筑涂料，乳膠漆，浮性，因而被廣泛用于建筑涂料，乳膠漆，鑄造涂料等產(chǎn)品中取代各種有機(jī)纖維素懸鑄造涂料等產(chǎn)品中取代各種有機(jī)纖維素懸浮劑。浮劑。 我國(guó)目前生產(chǎn)的鋰基膨潤(rùn)土主要用作鑄造我國(guó)目前生產(chǎn)的鋰基膨潤(rùn)土主要用作鑄造耐火涂料的懸浮劑。然

15、而，天然鋰基膨潤(rùn)耐火涂料的懸浮劑。然而，天然鋰基膨潤(rùn)土資源很少，因此，人工鋰化是制備鋰基土資源很少，因此，人工鋰化是制備鋰基膨潤(rùn)土的主要方法之一。膨潤(rùn)土的主要方法之一。人工鋰化是用鋰離子置換蒙脫石層間可交換人工鋰化是用鋰離子置換蒙脫石層間可交換Ca2+，Mg2+等陽(yáng)離子，等陽(yáng)離子，將鈣基膨潤(rùn)土改型為鋰基膨潤(rùn)土。其反應(yīng)機(jī)理為：將鈣基膨潤(rùn)土改型為鋰基膨潤(rùn)土。其反應(yīng)機(jī)理為： Ca（Mg）-膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土+Li2CO3 Li-膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土+Ca（或（或Mg）CO3 Ca（Mg）-膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土+LiCl Li-膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土+Ca（或（或Mg）Cl2 一般用一般用Li2CO3進(jìn)行改型。進(jìn)行改型。制備工藝：制

16、備工藝： 提純膨潤(rùn)土加水制成膏漿提純膨潤(rùn)土加水制成膏漿 加酸活化加酸活化 加改型劑（碳酸鋰溶加改型劑（碳酸鋰溶液）液） 混碾混碾陳化陳化 過(guò)濾過(guò)濾 干燥（溫度小于干燥（溫度小于120）粉磨包粉磨包裝。裝。 鋰鹽的加入量直接關(guān)系到改型效果，根據(jù)膨潤(rùn)土原料的陽(yáng)離子交鋰鹽的加入量直接關(guān)系到改型效果，根據(jù)膨潤(rùn)土原料的陽(yáng)離子交換容量確定鋰鹽的加入量，一般不超過(guò)換容量確定鋰鹽的加入量，一般不超過(guò)5%。一定范圍內(nèi)，隨鋰鹽。一定范圍內(nèi)，隨鋰鹽加入量的增加制得的改性膨潤(rùn)土的膨脹值增大；但鋰鹽加入量超加入量的增加制得的改性膨潤(rùn)土的膨脹值增大；但鋰鹽加入量超過(guò)一定值后，膨脹值不再增加。過(guò)一定值后，膨脹值不再增加。

17、（5）鋰基膨潤(rùn)土制備工藝如圖所示。4.活性白土的制備（活化）活性白土的制備（活化） 經(jīng)過(guò)酸化處理的膨潤(rùn)土稱(chēng)作活性白土又稱(chēng)漂白土，分子式經(jīng)過(guò)酸化處理的膨潤(rùn)土稱(chēng)作活性白土又稱(chēng)漂白土，分子式為為H2Al2（SiO3）4H2O，是一種具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積，是一種具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大的多孔型白色大的多孔型白色-灰白色粉末，具有強(qiáng)的吸附性。灰白色粉末，具有強(qiáng)的吸附性。 酸化反應(yīng)，實(shí)際上是一個(gè)酸化反應(yīng)，實(shí)際上是一個(gè)溶解雜質(zhì)溶解雜質(zhì)，離子交換以及部分，離子交換以及部分結(jié)構(gòu)破壞的過(guò)程。在酸化過(guò)程中，一些碳酸鹽類(lèi)等可被酸結(jié)構(gòu)破壞的過(guò)程。在酸化過(guò)程中，一些碳酸鹽類(lèi)等可被酸溶解的雜質(zhì)礦物溶解后，提高了原料中的蒙

18、脫石含量；溶解的雜質(zhì)礦物溶解后，提高了原料中的蒙脫石含量； 小半徑高活性的小半徑高活性的H+取代蒙脫石層間可交換陽(yáng)離子取代蒙脫石層間可交換陽(yáng)離子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，改變蒙脫石礦物晶體的表面積電位，等，改變蒙脫石礦物晶體的表面積電位，增加其吸附特性；增加其吸附特性； 在不改變蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)骨架的情況下，強(qiáng)酸將蒙脫石在不改變蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)骨架的情況下，強(qiáng)酸將蒙脫石八面體層邊緣的部分八面體層邊緣的部分Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，以及四面，以及四面體層中邊緣部分的體層中邊緣部分的Si4+溶出，使蒙脫石晶格溶出，使蒙脫石晶格“松散松散”，晶，晶體層兩端孔道增大，增加其比表面積

19、，可從原土的體層兩端孔道增大，增加其比表面積，可從原土的80m2/g增至增至200-400m2/g。因此經(jīng)酸化處理的膨潤(rùn)土具有。因此經(jīng)酸化處理的膨潤(rùn)土具有強(qiáng)的化學(xué)活性和吸附性。強(qiáng)的化學(xué)活性和吸附性。 活性白土能脫去（吸附）油脂色素（包括胡蘿卜素、胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素、棉酚、氧化色素、蛋白質(zhì)分解物、血紅素、酶等）、高分子有機(jī)大分子。這種能力主要不是通過(guò)離子交換吸附，而是物理吸附。 活性白土在工業(yè)上應(yīng)用很廣，主要用于石油產(chǎn)品精煉、脫色，在油脂工業(yè)中用于食用菜油的脫色，還有肥皂、塑料、樹(shù)脂等方面的脫色等用途，如在煉油工業(yè)中凈化汽油、煤油和其它礦物油、石蠟、凡士林等。 在催化蒸餾石油時(shí)，使用活化膨

20、潤(rùn)土可起到催化作用，使碳化物分解。在催化工業(yè)中膨潤(rùn)土被用來(lái)凈化粗苯，在300450時(shí)，可作為催化劑載體。 活性膨潤(rùn)土具有乳化作用、親和炭粒以及去污效力強(qiáng)，還起到改善肥皂效率的一種分散劑作用、可代替部分油脂。 在油脂加工工業(yè)中，活性膨潤(rùn)土除具有脫色作用外，還可清除加工油脂時(shí)所產(chǎn)生的不純物。目前有些國(guó)家還用活性膨潤(rùn)土作人造奶油和其它人造油的凈化劑。制備（活化）工藝制備（活化）工藝目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有3種：濕法、種：濕法、干法和半濕（半干）法。干法和半濕（半干）法。 （1）濕法）濕法 濕法活性白土生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)下頁(yè)圖。濕法活性白土生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)下頁(yè)圖。 工

21、藝條件：工藝條件： 原礦準(zhǔn)備。將膨潤(rùn)土（一般為鈣基）干燥原礦準(zhǔn)備。將膨潤(rùn)土（一般為鈣基）干燥至水分小于至水分小于15%，去除夾石，粉碎至，去除夾石，粉碎至147-74m，已經(jīng)風(fēng)化的膨潤(rùn)土不必粉碎，如含砂量大，除去已經(jīng)風(fēng)化的膨潤(rùn)土不必粉碎，如含砂量大，除去砂粒。砂粒。 膨潤(rùn)土原礦 粗 碎 磨 粉 水硫酸 蒸氣加熱活 化水 洗(2-3)次沉淀廢水中和排放過(guò) 濾干 燥 磨粉 (或造粒)產(chǎn)品(200目) +- 酸化。通常用鹽酸或硫酸活化，也可用有酸化。通常用鹽酸或硫酸活化，也可用有機(jī)酸。對(duì)于含方解石的膨潤(rùn)土，最好用鹽酸活機(jī)酸。對(duì)于含方解石的膨潤(rùn)土，最好用鹽酸活化。影響活化效果的主要因素是酸的用量、礦化

22、。影響活化效果的主要因素是酸的用量、礦漿濃度、活化時(shí)間、溫度和攪拌等。酸用量一漿濃度、活化時(shí)間、溫度和攪拌等。酸用量一般為般為10%-20%，12-15kg/t礦，水土比（礦，水土比（3-4）：）：1，活化溫度，活化溫度50-100，時(shí)間，時(shí)間2-8h；活化時(shí)需不；活化時(shí)需不斷攪拌。斷攪拌。 洗滌（水洗）?；罨戤叄啻嗡粗林邢礈欤ㄋ矗??；罨戤?，多次水洗至中性（性（pH4-5）。由于膨潤(rùn)土粒度細(xì)，不易沉降，）。由于膨潤(rùn)土粒度細(xì)，不易沉降，可加入適量高效絮凝劑?？杉尤脒m量高效絮凝劑。 過(guò)濾。采用壓濾或真空吸濾工藝。過(guò)濾。采用壓濾或真空吸濾工藝。 干燥。產(chǎn)品水分干燥。產(chǎn)品水分95%。7. 膨

23、潤(rùn)土防水毯膨潤(rùn)土防水毯 近年來(lái)，隨著建筑設(shè)施不斷向高、深兩個(gè)方向擴(kuò)近年來(lái)，隨著建筑設(shè)施不斷向高、深兩個(gè)方向擴(kuò)展，地下建筑，如：地鐵、地下油庫(kù)、地下隧道展，地下建筑，如：地鐵、地下油庫(kù)、地下隧道等不斷增加。由于許多地下建筑的部分主體結(jié)構(gòu)等不斷增加。由于許多地下建筑的部分主體結(jié)構(gòu)位于地下水位之下，所以，防水是建筑物安全的位于地下水位之下，所以，防水是建筑物安全的主要影響因素之一。主要影響因素之一。 20 世紀(jì)世紀(jì)60 年代，美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)等年代，美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)等國(guó)率先開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)效的膨潤(rùn)土型防水材料。幾國(guó)率先開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)效的膨潤(rùn)土型防水材料。幾經(jīng)改進(jìn)，于上世紀(jì)經(jīng)改進(jìn)，于上世紀(jì)9

24、0 年代末開(kāi)發(fā)出防水功能強(qiáng)大年代末開(kāi)發(fā)出防水功能強(qiáng)大且便于施工的膨潤(rùn)土防水毯且便于施工的膨潤(rùn)土防水毯(geosynthetic clay liner, GCL)。 目前，我國(guó)多條地鐵線(xiàn)均采用目前，我國(guó)多條地鐵線(xiàn)均采用GCL 作防水材料。作防水材料。 GCL 之所以有很好的防水性主要是依靠毯之所以有很好的防水性主要是依靠毯內(nèi)彌散的膨潤(rùn)土顆粒吸水后的體積膨脹，內(nèi)彌散的膨潤(rùn)土顆粒吸水后的體積膨脹，并形成滲透率極低的膠凝質(zhì)阻水層隔絕水并形成滲透率極低的膠凝質(zhì)阻水層隔絕水介質(zhì)的擴(kuò)散，達(dá)到阻隔水的目的介質(zhì)的擴(kuò)散，達(dá)到阻隔水的目的(見(jiàn)圖見(jiàn)圖)。 JG/T 193鈉基膨潤(rùn)土防水毯鈉基膨潤(rùn)土防水毯標(biāo)準(zhǔn)中按生產(chǎn)工

25、標(biāo)準(zhǔn)中按生產(chǎn)工藝將膨潤(rùn)土防水毯分為三種藝將膨潤(rùn)土防水毯分為三種: 針刺法膨潤(rùn)土防水毯針刺法膨潤(rùn)土防水毯(GCL- NP) 、針刺覆膜、針刺覆膜法膨潤(rùn)土防水毯法膨潤(rùn)土防水毯(GCL- OF) 和膠粘法膨潤(rùn)土防水和膠粘法膨潤(rùn)土防水毯毯(GCL- AH) 。 針刺法針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯鈉基膨潤(rùn)土防水毯, 是由兩層土工布是由兩層土工布包裹鈉基膨潤(rùn)土顆粒針刺而成的毯狀材料包裹鈉基膨潤(rùn)土顆粒針刺而成的毯狀材料; 針刺覆膜法針刺覆膜法鈉基膨潤(rùn)土防水毯鈉基膨潤(rùn)土防水毯, 是在針刺法是在針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯的非織造土工布外表面上復(fù)合鈉基膨潤(rùn)土防水毯的非織造土工布外表面上復(fù)合一層高密度聚乙烯薄膜制成的一層高密

26、度聚乙烯薄膜制成的; 膠粘法膠粘法鈉基膨潤(rùn)土防水毯鈉基膨潤(rùn)土防水毯, 是用膠粘劑把膨是用膠粘劑把膨潤(rùn)土顆粒粘結(jié)到高密度聚乙烯板上潤(rùn)土顆粒粘結(jié)到高密度聚乙烯板上, 壓縮生產(chǎn)而壓縮生產(chǎn)而成的一種鈉基膨潤(rùn)土防水毯。成的一種鈉基膨潤(rùn)土防水毯。 目前市售的膨潤(rùn)土防水毯目前市售的膨潤(rùn)土防水毯, 產(chǎn)品規(guī)格以長(zhǎng)度、產(chǎn)品規(guī)格以長(zhǎng)度、寬度或膨潤(rùn)土防水毯?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量區(qū)分。寬度或膨潤(rùn)土防水毯?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量區(qū)分。按照幅寬一般分為按照幅寬一般分為4.0 m、5.0 m、5.85 m 等幾種規(guī)格等幾種規(guī)格, 長(zhǎng)度從長(zhǎng)度從20m 到到60 m 不等不等, 還還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求生產(chǎn); 按照膨潤(rùn)土防水毯按照膨潤(rùn)

27、土防水毯?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量一般分為單位面積質(zhì)量一般分為4 000 g/m2、4 500 g/m2、5 000 g/m2、5 500 g/m2 等幾種規(guī)等幾種規(guī)格。格。8.醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石 蒙脫石因其特殊的晶體結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附能力、陽(yáng)離蒙脫石因其特殊的晶體結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附能力、陽(yáng)離子交換能力和吸水膨脹能力。蒙脫石藥理研究表明子交換能力和吸水膨脹能力。蒙脫石藥理研究表明,它對(duì)它對(duì)大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪狀病毒以及膽鹽都有較好的吸附作用狀病毒以及膽鹽都有較好的吸附作用;對(duì)細(xì)菌毒素有固定對(duì)細(xì)菌毒素有固定作用作用;蒙脫

28、石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白蒙脫石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白(CS31 A)的致病性帶電病原菌的致病性帶電病原菌,對(duì)表面不帶對(duì)表面不帶CS31 A 的正常菌群無(wú)固的正常菌群無(wú)固定清除作用。因此定清除作用。因此,蒙脫石在醫(yī)藥上得到廣泛應(yīng)用。蒙脫石在醫(yī)藥上得到廣泛應(yīng)用。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：蒙脫石原料藥蒙脫石原料藥；蒙脫石用于藥物合成蒙脫石用于藥物合成；蒙脫石；蒙脫石作為作為藥用輔料藥用輔料。 國(guó)內(nèi)蒙皂石具體醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)尚未有明確規(guī)定，醫(yī)用蒙皂石現(xiàn)國(guó)內(nèi)蒙皂石具體醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)尚未有明確規(guī)定，醫(yī)用蒙皂石現(xiàn)一般要求：蒙脫石含量一般要求：蒙脫石含量95%以上，重金屬以上，重金屬(Heavy metals，

29、以鉛計(jì)以鉛計(jì))10106、砷、砷106、汞、汞1 0 6 ，白度根據(jù)，白度根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域各有不同，微生物限量。應(yīng)用領(lǐng)域各有不同，微生物限量。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-原料藥原料藥 最早在臨床上用于治療腹瀉及消化道潰瘍的是蒙脫最早在臨床上用于治療腹瀉及消化道潰瘍的是蒙脫石散劑石散劑,由法國(guó)益普生公司研制并進(jìn)口到中國(guó)由法國(guó)益普生公司研制并進(jìn)口到中國(guó),商品商品名為思密達(dá)名為思密達(dá)( Smecta) 。蒙脫石在菌液中濃度達(dá)。蒙脫石在菌液中濃度達(dá)5%時(shí)時(shí),對(duì)細(xì)菌的吸附率幾乎達(dá)對(duì)細(xì)菌的吸附率幾乎達(dá)100%。此后蒙脫石散劑。此后蒙脫石散劑的仿制藥必奇、肯特令等在中國(guó)陸續(xù)上市的仿制藥必奇、肯特令等在中國(guó)陸續(xù)上市

30、,新劑型蒙新劑型蒙脫石分散片于脫石分散片于2005年由國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局年由國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局(以下簡(jiǎn)稱(chēng)以下簡(jiǎn)稱(chēng)SFDA)批準(zhǔn)上市批準(zhǔn)上市,商品名為賽立邁。目前商品名為賽立邁。目前, SFDA已經(jīng)發(fā)布了蒙脫石、蒙脫石散劑國(guó)家藥品標(biāo)已經(jīng)發(fā)布了蒙脫石、蒙脫石散劑國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)以及蒙脫石分散片國(guó)家新藥標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)以及蒙脫石分散片國(guó)家新藥標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-藥物合成藥物合成 蒙脫石可用于純化青霉素?；?。蒙脫石可用于純化青霉素酰化酶。 將殼聚糖與蒙脫石相結(jié)合將殼聚糖與蒙脫石相結(jié)合,制備成一種復(fù)合吸附劑制備成一種復(fù)合吸附劑,對(duì)中藥提取液中鞣酸的脫除有很好的效果。對(duì)中藥提取液中鞣酸的脫除有很

31、好的效果。 蒙脫石用于精制甘草浸膏蒙脫石用于精制甘草浸膏,用用5% 7%的蒙脫石加的蒙脫石加于甘草流浸膏中于甘草流浸膏中,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH = 9.3,將混合物加熱到將混合物加熱到95,保持保持45min,過(guò)濾過(guò)濾,制成的甘草浸膏中甘草酸的制成的甘草浸膏中甘草酸的含量比未經(jīng)蒙脫石處理者約提高含量比未經(jīng)蒙脫石處理者約提高10%,且?guī)缀鯚o(wú)沉淀。且?guī)缀鯚o(wú)沉淀。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-藥用輔料藥用輔料 蒙脫石蒙脫石7085份份,表面活性劑表面活性劑15份份,消毒劑消毒劑0.21份份,研磨料研磨料1225份份,可制得醫(yī)院及家庭使用的消毒可制得醫(yī)院及家庭使用的消毒用糊劑。用糊劑。 蒙脫石與微晶纖維素和玉米淀

32、粉等作崩解劑制成的蒙脫石與微晶纖維素和玉米淀粉等作崩解劑制成的甲狀腺素速崩片和咀嚼片甲狀腺素速崩片和咀嚼片,特別易于病人吞咽特別易于病人吞咽,在數(shù)在數(shù)秒鐘內(nèi)就可迅速崩解為精細(xì)的顆粒秒鐘內(nèi)就可迅速崩解為精細(xì)的顆粒,非常適宜人體消非常適宜人體消化道對(duì)甲狀腺素的吸收。化道對(duì)甲狀腺素的吸收。 用溶劑蒸發(fā)技術(shù)制備微囊時(shí)用溶劑蒸發(fā)技術(shù)制備微囊時(shí),加入蒙脫石可防止膠凝加入蒙脫石可防止膠凝及凝聚。及凝聚。 蒙脫石來(lái)源于天然膨潤(rùn)土礦蒙脫石來(lái)源于天然膨潤(rùn)土礦,只有純化的蒙脫石才只有純化的蒙脫石才能在醫(yī)藥中得到應(yīng)用?，F(xiàn)在生產(chǎn)蒙脫石原料藥一能在醫(yī)藥中得到應(yīng)用?，F(xiàn)在生產(chǎn)蒙脫石原料藥一般需要經(jīng)過(guò)選礦、開(kāi)采、運(yùn)輸、預(yù)處理、

33、提純、般需要經(jīng)過(guò)選礦、開(kāi)采、運(yùn)輸、預(yù)處理、提純、精制、滅菌等復(fù)雜的工藝過(guò)程精制、滅菌等復(fù)雜的工藝過(guò)程,生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備又必須生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備又必須通過(guò)通過(guò)GMP認(rèn)證認(rèn)證,所跨的行業(yè)多所跨的行業(yè)多,投資大投資大,影響因素多影響因素多,所以由制藥企業(yè)獨(dú)立建立一條從開(kāi)采原礦到生產(chǎn)所以由制藥企業(yè)獨(dú)立建立一條從開(kāi)采原礦到生產(chǎn)原料藥的完整生產(chǎn)線(xiàn)并不具備什么優(yōu)勢(shì)。原料藥的完整生產(chǎn)線(xiàn)并不具備什么優(yōu)勢(shì)。 制藥企業(yè)和專(zhuān)業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合制藥企業(yè)和專(zhuān)業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合,形成專(zhuān)形成專(zhuān)業(yè)互補(bǔ)業(yè)互補(bǔ),即由生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)蒙脫石原料藥的基礎(chǔ)原即由生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)蒙脫石原料藥的基礎(chǔ)原料并供應(yīng)給制藥企業(yè)料并供應(yīng)給制藥企業(yè),充分發(fā)揮礦山、規(guī)

34、模和加工充分發(fā)揮礦山、規(guī)模和加工提純技術(shù)優(yōu)勢(shì)提純技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高設(shè)備利用率提高設(shè)備利用率,降低綜合成本降低綜合成本;由由制藥企業(yè)來(lái)精制純化基礎(chǔ)原料生產(chǎn)蒙脫石原料藥制藥企業(yè)來(lái)精制純化基礎(chǔ)原料生產(chǎn)蒙脫石原料藥,縮短了工藝流程縮短了工藝流程,充分發(fā)揮充分發(fā)揮GMP生產(chǎn)線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)線(xiàn)的優(yōu)勢(shì),既既可保證醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量又能增加產(chǎn)能。可保證醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量又能增加產(chǎn)能。9.膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土-有機(jī)復(fù)合吸水材料有機(jī)復(fù)合吸水材料吸水材料是指能吸收自重幾百倍甚至幾千倍的水而且加壓也不脫水、吸水材料是指能吸收自重幾百倍甚至幾千倍的水而且加壓也不脫水、干燥后吸水能力又能恢復(fù)的一種材料干燥后吸水能力又能恢復(fù)的一種材料,高性能吸水材料

35、的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用高性能吸水材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是節(jié)水保水和有效利用水資源的方法之一。是節(jié)水保水和有效利用水資源的方法之一。吸水材料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上可以起到抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤、保吸水材料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上可以起到抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤、保水節(jié)水等作用水節(jié)水等作用 ,因此因此,吸水材料已經(jīng)被認(rèn)為是繼化肥、農(nóng)藥、薄膜之后吸水材料已經(jīng)被認(rèn)為是繼化肥、農(nóng)藥、薄膜之后的第四大農(nóng)用化學(xué)品的第四大農(nóng)用化學(xué)品,吸水材料在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用最有意義、市場(chǎng)前吸水材料在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用最有意義、市場(chǎng)前景最大。此外在生理衛(wèi)生用品、醫(yī)藥、食品、土木建筑、日用化工等景最大。此外在生理衛(wèi)生用品、醫(yī)藥、食品、土木建筑、日用化工等方面也

36、有著廣泛的應(yīng)用。方面也有著廣泛的應(yīng)用。2005 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了農(nóng)林保水劑農(nóng)林保水劑(NY88622004) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)為該標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其中主要的技術(shù)指標(biāo)為其中主要的技術(shù)指標(biāo)為:吸水吸水(去離子水去離子水) 倍率倍率100700g/g ,吸吸0. 9 %NaCl 倍率倍率30g/ g。 吸水材料主要有機(jī)高分子型吸水材料、粘土礦物型吸水材料主要有機(jī)高分子型吸水材料、粘土礦物型吸水材料及礦物吸水材料及礦物-有機(jī)復(fù)合型吸水材料等類(lèi)型。粘土有機(jī)復(fù)合型吸水材料等類(lèi)型。粘土礦物礦物-有機(jī)復(fù)合型吸水材料是在高分子吸水材料與粘有機(jī)復(fù)合型吸水材料

37、是在高分子吸水材料與粘土型吸水材料的基礎(chǔ)上制成的一種復(fù)合吸水材料土型吸水材料的基礎(chǔ)上制成的一種復(fù)合吸水材料,它它結(jié)合了高分子吸水材料與礦物型吸水材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合了高分子吸水材料與礦物型吸水材料的優(yōu)點(diǎn),吸吸水量大、成本降低。水量大、成本降低。 膨潤(rùn)土是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)粘土礦物。采用膨潤(rùn)土與有機(jī)膨潤(rùn)土是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)粘土礦物。采用膨潤(rùn)土與有機(jī)單體聚合研制吸水材料正方興未艾。單體聚合研制吸水材料正方興未艾。制備工藝：制備工藝： 將膨潤(rùn)土浸泡于將膨潤(rùn)土浸泡于10 %NaOH 溶液中溶液中12h ;將丙烯將丙烯酸與酸與NaOH 浸泡處理的膨潤(rùn)土及交聯(lián)劑浸泡處理的膨潤(rùn)土及交聯(lián)劑N-N 雙丙雙丙烯酰胺和水混合烯酰胺和水

38、混合,膨潤(rùn)土的用量為有機(jī)單體丙烯酸膨潤(rùn)土的用量為有機(jī)單體丙烯酸質(zhì)量的質(zhì)量的2 倍倍,丙烯酸與丙烯酸與NaOH 的中和度取的中和度取80 % ,交交聯(lián)劑聯(lián)劑N-N 雙丙烯酰胺為有機(jī)單體質(zhì)量的雙丙烯酰胺為有機(jī)單體質(zhì)量的0. 02 % ,混合后在高能球磨機(jī)中球磨混合后在高能球磨機(jī)中球磨2h ,然后加入有機(jī)單然后加入有機(jī)單體丙烯酸質(zhì)量體丙烯酸質(zhì)量2 %的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的引發(fā)劑過(guò)硫酸銨,在在60 水浴水浴中加熱中加熱0. 5h ,使有機(jī)單體在膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)層間聚合使有機(jī)單體在膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)層間聚合,最后在最后在70 真空干燥箱內(nèi)干燥、粉碎真空干燥箱內(nèi)干燥、粉碎,制得吸水制得吸水材料。材料。 膨潤(rùn)土吸水材料的吸水

39、倍率達(dá)到膨潤(rùn)土吸水材料的吸水倍率達(dá)到354g/ g ,吸吸0. 9 %NaCl 達(dá)到達(dá)到42. 5g/ g ,完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。10. 蒙脫石層間化合物材料的制備蒙脫石層間化合物材料的制備(1)蒙脫石層間有機(jī)化合物蒙脫石層間有機(jī)化合物 概述概述 蒙脫石層間有機(jī)化合物是有機(jī)分子、離子或其聚合蒙脫石層間有機(jī)化合物是有機(jī)分子、離子或其聚合物以共價(jià)鍵、離子鍵、氫鍵、偶極以及物以共價(jià)鍵、離子鍵、氫鍵、偶極以及van der Waals力等形式在蒙脫石層間結(jié)合而成的有機(jī)復(fù)合物。人們力等形式在蒙脫石層間結(jié)合而成的有機(jī)復(fù)合物。人們常稱(chēng)之為有機(jī)膨潤(rùn)土（蒙脫石）或有機(jī)柱撐蒙脫石等。常稱(chēng)之

40、為有機(jī)膨潤(rùn)土（蒙脫石）或有機(jī)柱撐蒙脫石等。 蒙脫石層間有機(jī)化合物在各類(lèi)有機(jī)溶劑、油類(lèi)、蒙脫石層間有機(jī)化合物在各類(lèi)有機(jī)溶劑、油類(lèi)、液體樹(shù)脂中形成凝膠，具有良好的增稠性、觸變性、液體樹(shù)脂中形成凝膠，具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、成膜性、疏水性懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、成膜性、疏水性及化學(xué)穩(wěn)定性，在涂料、航空、冶金、化纖、石油、及化學(xué)穩(wěn)定性，在涂料、航空、冶金、化纖、石油、食品添加劑、防銹、乳化、農(nóng)藥、橡膠、環(huán)境污染治食品添加劑、防銹、乳化、農(nóng)藥、橡膠、環(huán)境污染治理等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。理等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 胺與蒙脫石的反應(yīng)機(jī)制，一般認(rèn)為，胺與蒙脫石的反應(yīng)機(jī)

41、制，一般認(rèn)為，胺可以置換層間可交換性位置的無(wú)機(jī)陽(yáng)胺可以置換層間可交換性位置的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子而位于層間，柱撐蒙脫石層使層間離子而位于層間，柱撐蒙脫石層使層間距增大。胺的碳鏈長(zhǎng)度通常大于距增大。胺的碳鏈長(zhǎng)度通常大于12或或18以上，它與蒙脫石晶層間的以上，它與蒙脫石晶層間的Na+按下式實(shí)按下式實(shí)現(xiàn)離子交換反應(yīng)：現(xiàn)離子交換反應(yīng)：Na+蒙脫石蒙脫石NHnR4-nCl = NHnR4-n蒙脫石蒙脫石NaCl其中：其中：R有機(jī)基團(tuán)；有機(jī)基團(tuán)；n1-4。制備制備 制備蒙脫石層間有機(jī)化合物的原料一般為鈉質(zhì)制備蒙脫石層間有機(jī)化合物的原料一般為鈉質(zhì)蒙脫石，鈣質(zhì)蒙脫石通過(guò)改性后也可使用。常蒙脫石，鈣質(zhì)蒙脫石通過(guò)改性后也

42、可使用。常見(jiàn)的生產(chǎn)工藝有見(jiàn)的生產(chǎn)工藝有干法、濕法和預(yù)凝膠法干法、濕法和預(yù)凝膠法三類(lèi)。三類(lèi)。 干法：干法： 是將蒙脫石與適量的季銨鹽陽(yáng)離子表面活性是將蒙脫石與適量的季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑（占膨潤(rùn)土重量的劑（占膨潤(rùn)土重量的15%55%）充分混合）充分混合（專(zhuān)門(mén)的加熱混合器），在無(wú)水（或含水量（專(zhuān)門(mén)的加熱混合器），在無(wú)水（或含水量20%-30%）和高于季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑）和高于季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)530 min，待反應(yīng)完成后，待反應(yīng)完成后，經(jīng)研磨、過(guò)篩，制得有機(jī)膨潤(rùn)土產(chǎn)品。經(jīng)研磨、過(guò)篩，制得有機(jī)膨潤(rùn)土產(chǎn)品。 濕法：濕法： 是以水為分散介質(zhì)，將蒙脫石制成漿是以水為

43、分散介質(zhì)，將蒙脫石制成漿液，分選提純、改型和活化后，與季銨液，分選提純、改型和活化后，與季銨鹽陽(yáng)離子進(jìn)行交換反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、鹽陽(yáng)離子進(jìn)行交換反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、干燥、磨粉過(guò)篩得到，蒙脫石的有機(jī)反干燥、磨粉過(guò)篩得到，蒙脫石的有機(jī)反應(yīng)要在加熱攪拌條件下進(jìn)行，溫度為應(yīng)要在加熱攪拌條件下進(jìn)行，溫度為6080，控制漿液，控制漿液pH值為弱堿性，值為弱堿性，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于反應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于1 h，生產(chǎn)中常達(dá)，生產(chǎn)中常達(dá)24 h。 預(yù)凝膠法：預(yù)凝膠法： 類(lèi)似濕法，是將膨潤(rùn)土提純、改型類(lèi)似濕法，是將膨潤(rùn)土提純、改型后，在有機(jī)反應(yīng)中（有機(jī)覆蓋過(guò)程中）后，在有機(jī)反應(yīng)中（有機(jī)覆蓋過(guò)程中）加入疏水有機(jī)溶劑（如礦物油），把

44、疏加入疏水有機(jī)溶劑（如礦物油），把疏水的蒙脫石復(fù)合物萃取進(jìn)入有機(jī)油，分水的蒙脫石復(fù)合物萃取進(jìn)入有機(jī)油，分離出水相，再蒸發(fā)除去殘留水分，直接離出水相，再蒸發(fā)除去殘留水分，直接制成蒙脫石層間有機(jī)化合物預(yù)凝膠。制成蒙脫石層間有機(jī)化合物預(yù)凝膠。 微波合成：微波合成： 將有機(jī)覆蓋過(guò)程引入微波場(chǎng)中，其將有機(jī)覆蓋過(guò)程引入微波場(chǎng)中，其它過(guò)程類(lèi)似于濕法或干法制備有機(jī)膨潤(rùn)它過(guò)程類(lèi)似于濕法或干法制備有機(jī)膨潤(rùn)土。比較常規(guī)法制備工藝，微波法合成土。比較常規(guī)法制備工藝，微波法合成時(shí)間短，懸浮液濃度高，無(wú)需另外合成時(shí)間短，懸浮液濃度高，無(wú)需另外合成插層劑，因此微波法制備蒙脫石層間化插層劑，因此微波法制備蒙脫石層間化合物效率

45、高，單位處理能力大，是一種合物效率高，單位處理能力大，是一種節(jié)能增效的清潔技術(shù)。節(jié)能增效的清潔技術(shù)。影響蒙脫石層間有機(jī)化合物質(zhì)量的因素：影響蒙脫石層間有機(jī)化合物質(zhì)量的因素： 影響蒙脫石層間有機(jī)化合物質(zhì)量的因素較多，其中影響蒙脫石層間有機(jī)化合物質(zhì)量的因素較多，其中主要因素為主要因素為蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)、有機(jī)物種類(lèi)的選擇有機(jī)物種類(lèi)的選擇和和制備的工藝制備的工藝等。等。 制備時(shí)總的原則是要保證蒙脫石礦物具有較高的純制備時(shí)總的原則是要保證蒙脫石礦物具有較高的純度并充分的鈉化改型，同時(shí)蒙脫石礦物要具有高的度并充分的鈉化改型，同時(shí)蒙脫石礦物要具有高的水化能、陽(yáng)離子交換容量（水化能、陽(yáng)離子交換

46、容量（CEC）和反應(yīng)活性；）和反應(yīng)活性； 有機(jī)物的選擇要考慮其與蒙脫石層間可交換性陽(yáng)離有機(jī)物的選擇要考慮其與蒙脫石層間可交換性陽(yáng)離子有較大的吸附交換能力，以及在有機(jī)溶劑中能充子有較大的吸附交換能力，以及在有機(jī)溶劑中能充分溶脹的大分子結(jié)構(gòu)。分溶脹的大分子結(jié)構(gòu)。 原料的選擇：原料的選擇： 層電荷低，層間結(jié)合力相對(duì)較小，層間集合體易層電荷低，層間結(jié)合力相對(duì)較小，層間集合體易于拆散，有序度低的膨潤(rùn)土適宜制備有機(jī)膨潤(rùn)土。如于拆散，有序度低的膨潤(rùn)土適宜制備有機(jī)膨潤(rùn)土。如美國(guó)懷俄明膨潤(rùn)土、漢克托石具有上述結(jié)構(gòu)；美國(guó)懷俄明膨潤(rùn)土、漢克托石具有上述結(jié)構(gòu)； 相反，層電荷高、同晶置換有序度高的蒙脫石，如相反，層電荷

47、高、同晶置換有序度高的蒙脫石，如切托型蒙脫石，由于層間結(jié)合力相對(duì)較強(qiáng)，片集合體切托型蒙脫石，由于層間結(jié)合力相對(duì)較強(qiáng)，片集合體大，斷鍵少，不易分散形成凝膠體。為此，這類(lèi)高層大，斷鍵少，不易分散形成凝膠體。為此，這類(lèi)高層電荷的蒙脫石不適于制備蒙脫石層間有機(jī)化合物。電荷的蒙脫石不適于制備蒙脫石層間有機(jī)化合物。 介于低層電荷（單位半晶胞電荷介于低層電荷（單位半晶胞電荷0.250.35）蒙脫）蒙脫石和高層電荷（單位半晶胞電荷石和高層電荷（單位半晶胞電荷0.45）蒙脫石之間的）蒙脫石之間的過(guò)渡型蒙脫石（單位半晶胞電荷過(guò)渡型蒙脫石（單位半晶胞電荷0.360.45），選用），選用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)插層覆蓋劑和制備工藝

48、，也可制成質(zhì)量較適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)插層覆蓋劑和制備工藝，也可制成質(zhì)量較好的蒙脫石層間有機(jī)化合物。好的蒙脫石層間有機(jī)化合物。 有機(jī)覆蓋劑的選擇：有機(jī)覆蓋劑的選擇： 實(shí)際制備中，一般選用實(shí)際制備中，一般選用C16以上鏈的烷基銨鹽，較以上鏈的烷基銨鹽，較少單獨(dú)使用單少單獨(dú)使用單C12鏈的烷基銨鹽（但它可與高碳數(shù)長(zhǎng)鏈鏈的烷基銨鹽（但它可與高碳數(shù)長(zhǎng)鏈烷基配合使用）。烷基配合使用）。 國(guó)外常用的季銨鹽有：雙十八銨鹽，如國(guó)外常用的季銨鹽有：雙十八銨鹽，如（C18H37）2N（CH3）2+Cl-；ODB-二甲基雙十八烷基芐基氯化銨二甲基雙十八烷基芐基氯化銨C18H37N（CH3）2C6H5CH2+Cl-；OT-三甲基

49、十八烷三甲基十八烷基氯化銨基氯化銨C18H37N（CH3）+Cl-；R2N（CH3）2+Cl-，R為為12，14，16，18烷基，其中以雙十八銨鹽的性能烷基，其中以雙十八銨鹽的性能最佳。最佳。 目前我國(guó)用的覆蓋劑一般是二甲基雙十八烷基芐基氯目前我國(guó)用的覆蓋劑一般是二甲基雙十八烷基芐基氯化銨和三甲基十八烷基氯化銨等化銨和三甲基十八烷基氯化銨等18個(gè)碳原子類(lèi)胺化物。個(gè)碳原子類(lèi)胺化物。 混合使用兩個(gè)以上覆蓋劑，在某些性能和用途方面較混合使用兩個(gè)以上覆蓋劑，在某些性能和用途方面較單一覆蓋劑的效果要好。單一覆蓋劑的效果要好。工藝的確定：工藝的確定： 通常條件下，制備蒙脫石層間有機(jī)化合物的蒙脫石礦物純度通

50、常條件下，制備蒙脫石層間有機(jī)化合物的蒙脫石礦物純度最好在最好在90%以上。以上。 原料一般需預(yù)先提純。原料一般需預(yù)先提純。 有機(jī)插層覆蓋劑的最佳覆蓋量一般出現(xiàn)等摩爾覆蓋狀態(tài)或稍有機(jī)插層覆蓋劑的最佳覆蓋量一般出現(xiàn)等摩爾覆蓋狀態(tài)或稍多一些。覆蓋環(huán)境主要指介質(zhì)的多一些。覆蓋環(huán)境主要指介質(zhì)的pH值、共存的其它化學(xué)物質(zhì)以及值、共存的其它化學(xué)物質(zhì)以及溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素。有機(jī)離子在層間的交換反應(yīng)一般比較快，溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素。有機(jī)離子在層間的交換反應(yīng)一般比較快，其交換反應(yīng)速度決定于有機(jī)插層覆蓋劑在介質(zhì)中的溶解度，介質(zhì)其交換反應(yīng)速度決定于有機(jī)插層覆蓋劑在介質(zhì)中的溶解度，介質(zhì)中溶解性比較好的有機(jī)插層覆蓋劑在

51、常溫反應(yīng)中溶解性比較好的有機(jī)插層覆蓋劑在常溫反應(yīng)2 h左右即可；介左右即可；介質(zhì)中溶解度低的有機(jī)插層覆蓋劑需要在加熱條件反應(yīng)，并延長(zhǎng)反質(zhì)中溶解度低的有機(jī)插層覆蓋劑需要在加熱條件反應(yīng)，并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。蒙脫石層間有機(jī)化合物的干燥溫度一般應(yīng)控制在應(yīng)時(shí)間。蒙脫石層間有機(jī)化合物的干燥溫度一般應(yīng)控制在130以下。溫度過(guò)高將完全除去層間水，層間壓縮固結(jié)，而溫度高于以下。溫度過(guò)高將完全除去層間水，層間壓縮固結(jié)，而溫度高于180，有機(jī)插層覆蓋劑將逐步分解。因此，蒙脫石層間有機(jī)化，有機(jī)插層覆蓋劑將逐步分解。因此，蒙脫石層間有機(jī)化合物在干燥后其層間一般仍保持合物在干燥后其層間一般仍保持1%3%的含水量。的含水量。

52、具體的工藝需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。具體的工藝需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。 形成機(jī)理形成機(jī)理 朱建喜等人94借助XRD研究了HDTMA柱撐蒙脫石層間域內(nèi)有機(jī)離子團(tuán)的排布模式及其隨柱撐液濃度升高而發(fā)生演化的過(guò)程。認(rèn)為，在不同柱撐液濃度下，HDTMA可以在蒙脫石的層間域內(nèi)形成單層平臥相、雙層平臥相、傾斜單層相、假三層相和傾斜雙層相等多種空間排布模式； HDTMA的排布方式既可以以一種相態(tài)出現(xiàn)，又可以數(shù)種相態(tài)并存；HDTMA的空間排列方式隨著柱撐液濃度的增大，其演化模式為：?jiǎn)螌悠脚P、雙層平臥、傾斜單層、假三層、傾斜雙層。HDTMA在蒙脫石層間排列模式示意圖見(jiàn)下圖。(2)蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物 概述：

53、概述： 蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物是利用蒙脫石的層狀結(jié)蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物是利用蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)的可膨脹性、陽(yáng)離子的可交換性能，將一些無(wú)機(jī)構(gòu)的可膨脹性、陽(yáng)離子的可交換性能，將一些無(wú)機(jī)陽(yáng)離子插入其層間，把蒙脫石的層與層撐開(kāi)而形成陽(yáng)離子插入其層間，把蒙脫石的層與層撐開(kāi)而形成的化合物。產(chǎn)物若再經(jīng)進(jìn)一步煅燒加熱，層間插層的化合物。產(chǎn)物若再經(jīng)進(jìn)一步煅燒加熱，層間插層劑則脫水和脫羥基，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氧化物柱體，形劑則脫水和脫羥基，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氧化物柱體，形成二維的微孔材料，此時(shí)可稱(chēng)之為層柱或柱撐粘土成二維的微孔材料，此時(shí)可稱(chēng)之為層柱或柱撐粘土或柱撐蒙脫石（或柱撐蒙脫石（Pillared Interlayer Cl

54、ay/Montmorillonite） 采用的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子插層劑一般是其聚合羥采用的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子插層劑一般是其聚合羥基多核陽(yáng)離子形式，它包括基多核陽(yáng)離子形式，它包括Al、Zr、Ti、Cr、Fe、Si、Ni、Cu、V、Co、Ce、Ga、Ru、Ta、La或其復(fù)合型等，而研究最多是具有較大或其復(fù)合型等，而研究最多是具有較大體積和較高電荷的體積和較高電荷的Al和和Zr，其聚合羥基陽(yáng)離子，其聚合羥基陽(yáng)離子形式分別表示為：形式分別表示為：Al13O4(OH)24(H2O)127+ (Al13 Keggin 離子離子)和和Zr4(OH)14(H2O)102+。聚。聚合羥基多核金屬陽(yáng)離子可由水合金屬離子在一合羥基

55、多核金屬陽(yáng)離子可由水合金屬離子在一定的定的OH/M摩爾比條件下，經(jīng)水解形成：摩爾比條件下，經(jīng)水解形成： Mn+ + OH + H2O = Mx(OH)y(H2O)zm+ + H+制備制備 制備工藝：制備工藝： 原料原料 浸泡浸泡 提純提純 改型改型 交聯(lián)洗滌交聯(lián)洗滌 干燥干燥 焙燒焙燒 成品成品 影響因素：影響因素： 蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物的制備受到許多因素蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物的制備受到許多因素的影響，其中包括粘土的組成和結(jié)構(gòu)，陽(yáng)離的影響，其中包括粘土的組成和結(jié)構(gòu)，陽(yáng)離子的交換能力的大小和特性，聚合羥基陽(yáng)離子的交換能力的大小和特性，聚合羥基陽(yáng)離子的聚合程度及其在粘土層間轉(zhuǎn)換成氧化物子的聚合程度及

56、其在粘土層間轉(zhuǎn)換成氧化物柱體的結(jié)構(gòu)和特性，聚合羥基陽(yáng)離子與粘土柱體的結(jié)構(gòu)和特性，聚合羥基陽(yáng)離子與粘土層間的作用等。層間的作用等。一般認(rèn)為，成功制備蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物要求：一般認(rèn)為，成功制備蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物要求： （1）良好的基質(zhì)。鈉質(zhì)蒙脫石具有較強(qiáng)的可膨脹性和陽(yáng)離子交換）良好的基質(zhì)。鈉質(zhì)蒙脫石具有較強(qiáng)的可膨脹性和陽(yáng)離子交換性能，是制備蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物的理想基質(zhì)；性能，是制備蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物的理想基質(zhì)； （2）制備適宜的聚合羥基離子。影響制備聚合羥基陽(yáng)離子的工藝）制備適宜的聚合羥基離子。影響制備聚合羥基陽(yáng)離子的工藝因素較多，其中包括金屬離子濃度、酸堿性或水解程度、反應(yīng)溫因素較多，其

57、中包括金屬離子濃度、酸堿性或水解程度、反應(yīng)溫度、老化溫度和時(shí)間、反離子的類(lèi)型以及制備方法等；度、老化溫度和時(shí)間、反離子的類(lèi)型以及制備方法等； （3）懸浮液礦漿濃度要適宜。相對(duì)稀的懸浮液濃度可提高蒙脫石）懸浮液礦漿濃度要適宜。相對(duì)稀的懸浮液濃度可提高蒙脫石的離子交換能力以及防止其產(chǎn)生沉淀，但過(guò)稀的懸浮液濃度易凝的離子交換能力以及防止其產(chǎn)生沉淀，但過(guò)稀的懸浮液濃度易凝聚成膠體而影響制備效果；聚成膠體而影響制備效果； （4）洗滌。）洗滌。 洗滌能夠降低懸浮液的離子強(qiáng)度和提高其洗滌能夠降低懸浮液的離子強(qiáng)度和提高其pH值，從值，從而導(dǎo)致蒙脫石充分膨脹，有利于聚合羥基而導(dǎo)致蒙脫石充分膨脹，有利于聚合羥基A

58、l離子進(jìn)入蒙脫石晶層離子進(jìn)入蒙脫石晶層間。間。蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物形成過(guò)程示意圖(3)蒙脫石層間無(wú)機(jī)蒙脫石層間無(wú)機(jī)-有機(jī)化合物有機(jī)化合物 制備制備 蒙脫石層間無(wú)機(jī)蒙脫石層間無(wú)機(jī)-有機(jī)化合物的制備方法一般是有機(jī)化合物的制備方法一般是先用聚合羥基陽(yáng)離子取代蒙脫石層間陽(yáng)離子，再用先用聚合羥基陽(yáng)離子取代蒙脫石層間陽(yáng)離子，再用有機(jī)物進(jìn)行覆蓋處理或在聚合羥基陽(yáng)離子插層劑中有機(jī)物進(jìn)行覆蓋處理或在聚合羥基陽(yáng)離子插層劑中首先加入一定量的有機(jī)物形成無(wú)機(jī)首先加入一定量的有機(jī)物形成無(wú)機(jī)-有機(jī)絡(luò)合物，再有機(jī)絡(luò)合物，再與蒙脫石作用，最后過(guò)濾、干燥即得產(chǎn)品。與蒙脫石作用，最后過(guò)濾、干燥即得產(chǎn)品。形成機(jī)理形成機(jī)理(4) 蒙脫

59、石層間化合物材料的應(yīng)用蒙脫石層間化合物材料的應(yīng)用 催化劑及催化劑載體催化劑及催化劑載體 蒙脫石層間化合物，尤其是蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物經(jīng)煅燒蒙脫石層間化合物，尤其是蒙脫石層間無(wú)機(jī)化合物經(jīng)煅燒成層柱或柱撐粘土后，由于其具有較小的粒子尺寸，較高的成層柱或柱撐粘土后，由于其具有較小的粒子尺寸，較高的比表面積，與大部分沸石相比，其孔徑大，酸性高，孔結(jié)構(gòu)比表面積，與大部分沸石相比，其孔徑大，酸性高，孔結(jié)構(gòu)可調(diào)，因此它是一種理想的催化劑材料；可調(diào)，因此它是一種理想的催化劑材料； 另一方面，由于層柱粘土的特殊結(jié)構(gòu)，它在具有氧化還原另一方面，由于層柱粘土的特殊結(jié)構(gòu)，它在具有氧化還原作用的催化過(guò)程中能夠容納轉(zhuǎn)換的

60、金屬離子并可改變其氧化作用的催化過(guò)程中能夠容納轉(zhuǎn)換的金屬離子并可改變其氧化態(tài)而作為催化劑的載體。態(tài)而作為催化劑的載體。 1979年，年，Vaughan等首次用無(wú)機(jī)聚合陽(yáng)離子制備層柱粘等首次用無(wú)機(jī)聚合陽(yáng)離子制備層柱粘土作為催化劑和吸附劑以來(lái)，各種層柱粘土相繼被合成，應(yīng)土作為催化劑和吸附劑以來(lái)，各種層柱粘土相繼被合成，應(yīng)用領(lǐng)域涉及催化裂解、烯烴齊聚、烷基取代、脫氫、和環(huán)氧用領(lǐng)域涉及催化裂解、烯烴齊聚、烷基取代、脫氫、和環(huán)氧化作用等方面?；饔玫确矫?。 環(huán)保材料環(huán)保材料 蒙脫石層間化合物的比表面積大、有機(jī)基團(tuán)的可變蒙脫石層間化合物的比表面積大、有機(jī)基團(tuán)的可變性以及親水特性的顯著降低，使其作為吸附劑在