膨潤土的加工技術(shù)課件

1、膨潤土的加工技術(shù)膨潤土的加工技術(shù)主要內(nèi)容1.膨潤土選礦提純2.膨潤土改性3.膨潤土改型4.活性白土的制備5.有機(jī)膨潤土的加工工藝6.膨潤土無機(jī)凝膠的制備7.膨潤土防水毯8.醫(yī)藥用蒙脫石9.膨潤土復(fù)合吸水材料10.蒙脫石層間化合物的制備主要內(nèi)容1.膨潤土選礦提純1.膨潤土的提純膨潤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土。在采礦場(chǎng)由人工將礦石中的大塊廢石挑選出來，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：1.膨潤土的提

2、純膨潤土的提純方法一般分為物理提純方法和化學(xué)提膨潤土原礦破碎干燥手選粉磨包裝根據(jù)膨潤土的原礦情況，軟質(zhì)膨潤土無須破碎，硬質(zhì)膨潤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）。膨潤土原礦破碎干燥手選粉磨包裝根據(jù)膨潤土的原礦情況，軟質(zhì)膨潤(2)干法提純 風(fēng)選（干法提純）是目前普遍使用的膨潤土提純方法，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、長石較粗的礦石。其工藝流程如下：膨潤土原礦自然干燥氣流干燥破碎粉磨包裝風(fēng)選分級(jí) 首先，

3、通過自然干燥，使原礦的水分從40降至25以下；然后將原礦破碎至34cm；進(jìn)一步采用干燥機(jī)干燥使膨潤土的水分含量小于612。為防止因蒙脫石結(jié)構(gòu)變化而引起膨潤土的性能改變，烘干溫度應(yīng)低于250，且時(shí)間不易過長。 利用雷蒙磨將其粉磨至100325目后，采用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，同時(shí)去除長石、石英等砂質(zhì)礦物，即得最終產(chǎn)品。(2)干法提純 風(fēng)選（干法提純）是目前普遍使用的膨(3)濕法提純 對(duì)于原礦中蒙脫石含量只在3080的低品位膨潤土或所含長石、石英的粒度較細(xì)的膨潤土，要獲得更高純度的膨潤土或蒙脫石，往往采用濕法提純。工藝流程如下： 膨潤土提純的程度與膨潤土原礦的物相組成、結(jié)構(gòu)、粒度等直接相關(guān)。因此，濕法

4、提純的影響因素較多，例如不同的固液比、離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和離心時(shí)間、加入分散劑（絮凝劑）的類型和用量以及膨潤土礦漿的溫度等都會(huì)影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，必須根據(jù)原土的礦物特征選擇適宜的提純方法。膨潤土原土破碎制漿（加分散劑）沉降分離懸浮液離心分離（加絮凝劑）過濾干燥打散解聚包裝(3)濕法提純 對(duì)于原礦中蒙脫石含量只在308(4)化學(xué)提純由于采用物理法提純膨潤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： 2NaOHSiO2NaSiO

5、3H2O對(duì)吉林省劉房子膨潤土的提純實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選用20的NaOH溶液，以適當(dāng)?shù)谋壤ǜ鶕?jù)膨潤土中方英石的含量）加入原土中，在溫度為80，反應(yīng)時(shí)間為2.5h時(shí)即可去除膨潤土中的方英石。提純后蒙脫石含量可達(dá)95以上。利用連二亞硫酸鈉（俗稱保險(xiǎn)粉）或次硫酸鹽消除Fe2O3，以達(dá)到對(duì)黏土的漂白作用。其反應(yīng)機(jī)理是： Fe2O3Na2S2O4H2SO4Na2SO42FeSO3H2O(4)化學(xué)提純由于采用物理法提純膨潤土難以去除粒度很細(xì)的方英(5)復(fù)合提純?cè)趯?shí)際提純工藝過程中常常會(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，英國的專利膨潤土提純技術(shù)即為復(fù)合提純。其主要步驟如下：對(duì)開采出的膨潤土原礦進(jìn)行處

6、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下用堿處理膨潤土水基溶液中的游離氧化硅，將 處理過的膨潤土懸浮液脫水；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。(5)復(fù)合提純?cè)趯?shí)際提純工藝過程中常常會(huì)同時(shí)采用物理方法和化原礦用次硫酸鹽或連二亞硫酸鈉表面處理礦物大于60條件下用堿處理膨潤土脫水用水沖洗至少一次重新配置懸浮液 均化器處理干燥粉碎包裝、運(yùn)輸其工藝流程如圖所示：原礦用次硫酸鹽或連二亞大于60條件下用堿處理膨潤土脫水用水2.膨潤土改性 膨潤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

7、，根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變膨潤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、電性、吸附性能和反應(yīng)活性等，以滿足其在不同技術(shù)或領(lǐng)域中的應(yīng)用，從而提高膨潤土的性能及使用價(jià)值。 常用的膨潤土改性措施有機(jī)械力活化、熱活化、酸活化和有機(jī)活化等、2.膨潤土改性 膨潤土的表面改性是指用物理、化學(xué)、機(jī)械(1)機(jī)械力活化機(jī)械力活化是利用機(jī)械力作用提高膨潤土的某些活性和性能的作用過程，包括超細(xì)粉碎和擠壓。超細(xì)粉碎是在粉碎過程中利用機(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)膨潤土進(jìn)行超細(xì)粉碎的過程中，借助機(jī)械力作用使膨潤土破碎的同時(shí)，

8、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機(jī)化的雙重目的。(1)機(jī)械力活化機(jī)械力活化是利用機(jī)械力作用提高膨潤土的某些活擠壓作用則主要體現(xiàn)在鈣基膨潤土納化過程中，由于鈣基膨潤土不易溶于水，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)部鈣基膨潤土的進(jìn)一步鈉化，而擠壓作用可以促進(jìn)鈉化過程的完善。擠壓鈉化尤其在低級(jí)膨潤土的升級(jí)過程中起著決定作用，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)

9、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，有利于吸附相反電荷的Na，也有助于鈉化反應(yīng)的進(jìn)行。 擠壓作用則主要體現(xiàn)在鈣基膨潤土納化過程中，由于鈣基膨潤土不易(2)熱活化熱活化方法是將膨潤土在不同溫度下焙燒，通過揮發(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)致膨潤土的活性提高。(3

10、)酸活化膨潤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)膨潤土進(jìn)行活化處理。酸溶液活化膨潤土的目的是為了提高膨潤土產(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。將膨潤土進(jìn)行酸化處理不僅能夠提高膨潤土的活性（如比表面積、脫色率等），而且還可以提高膨潤土的白度。因此，在工業(yè)上常將酸活化膨潤土稱為活性白土或漂白土。(2)熱活化3. 膨潤土的改型蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的Si4+可被Al3+置換，八面體層內(nèi)的Al3+常被Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Li+、Na+等置換，從而使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，使其具有吸附陽離子和交換性陰離子的能力，有較高

11、的水化能。由于這種性能，使蒙脫石層間充滿nH2O層間水及可交換陽離子，對(duì)于不同成因與產(chǎn)地的膨潤土，其蒙脫石層間可交換性陽離子的種類與交換容量（CEC）有較大的差別。其中，高價(jià)陽離子（Ca2+、Mg2+等）水化膜薄，膨脹倍數(shù)低，CEC小；低價(jià)陽離子（Na+、K+等）水化膜厚，膨脹倍數(shù)高，CEC大。鈉基膨潤土較鈣基膨潤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、潤滑性。因此，鈣基膨潤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。3. 膨潤土的改型蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的Si4+可被Al3+置膨潤土的改型-人工鈉化原理 膨潤土的鈉化改型是用Na+離子將其可

12、置換的高價(jià)陽離子置換出來，體系的離子交換反應(yīng)可表示成下式： Ca2+-蒙脫石+2Na+ 2Na+ -蒙脫石+Ca2+ 常用鈉化改型劑為碳酸鈉 ，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、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉和氟化鈉等。 膨潤土的改型-人工鈉化-方法： 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。 （1）懸浮液法。在配漿的同時(shí)向水中加入鈣基膨潤土和鈉化改型劑，長時(shí)間預(yù)水化，以使混合更均勻，鈉化更完全。 （2）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25%的膨潤土原礦中，翻動(dòng)拌合，混勻碾壓，老化7-10天，然后干燥粉碎成產(chǎn)品。 （3

13、）擠壓法。其中包括輪碾擠壓法（德國）、雙螺旋擠壓法（日本）、阻流擠壓法（中國）和對(duì)輥擠壓法（中國）等。在人工鈉化過程中，除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，增大比表面積，加速離子交換過程。-方法：改型工藝：（1）一般的濕法改型工藝 一般的濕法改型工藝為:（2）濕法改型新工藝在室溫下對(duì)300目膨潤土用NaCl經(jīng)24h鈉化處理，再經(jīng)噴霧烘干制備鈉基膨潤土的新工藝，其流程圖如下：原料手選破碎提純鈉化擠壓粉碎干燥包裝鈉化酸性膨潤土加水膨潤土漿噴霧干燥膨潤土漿包裝沉析母液凈化改型工藝：（1）一般的濕法改型工藝（2）濕法改型新工藝原料手（3）膨潤土的提純、活化與鈉化改

14、型的聯(lián)合處理工藝原礦鈉鹽增白劑、螯合劑、緩沖劑手選干燥粗碎浸泡崩解粗雜離心提純攪拌制漿重力提純礦漿酸活化劑鈉鹽分散劑細(xì)雜精礦漿過濾脫水干燥粉碎產(chǎn)品（3）膨潤土的提純、活化與鈉化改型的聯(lián)合處理工藝原礦鈉鹽增白鈉基膨潤土原土風(fēng)干破碎酸化合物溶液罐離子交換反應(yīng)器改型產(chǎn)品日曬粉磨散裝產(chǎn)品干燥包裝堿化合物水有機(jī)活化劑有機(jī)膨潤土（4）膨潤土原礦進(jìn)行酸化、鈉化、有機(jī)化的聯(lián)合工藝 流程如圖所示。鈉基膨潤土原土風(fēng)干破碎酸化合物溶液罐離子交換反應(yīng)器改型產(chǎn)品日膨潤土的改型-人工鋰化鋰基膨潤土能夠在有機(jī)溶劑中成膠，代替有機(jī)膨潤土。鋰基膨潤土在水中、低級(jí)醇及低級(jí)酮中有優(yōu)良的膨脹性、增稠性和懸浮性，因而被廣泛用于建筑涂料

15、，乳膠漆，鑄造涂料等產(chǎn)品中取代各種有機(jī)纖維素懸浮劑。我國目前生產(chǎn)的鋰基膨潤土主要用作鑄造耐火涂料的懸浮劑。然而，天然鋰基膨潤土資源很少，因此，人工鋰化是制備鋰基膨潤土的主要方法之一。膨潤土的改型-人工鋰化鋰基膨潤土能夠在有機(jī)溶劑中成膠，代替有人工鋰化是用鋰離子置換蒙脫石層間可交換Ca2+，Mg2+等陽離子，將鈣基膨潤土改型為鋰基膨潤土。其反應(yīng)機(jī)理為： Ca（Mg）-膨潤土+Li2CO3 Li-膨潤土+Ca（或Mg）CO3 Ca（Mg）-膨潤土+LiCl Li-膨潤土+Ca（或Mg）Cl2 一般用Li2CO3進(jìn)行改型。制備工藝： 提純膨潤土加水制成膏漿 加酸活化 加改型劑（碳酸鋰溶液） 混碾陳化

16、 過濾 干燥（溫度小于120）粉磨包裝。 鋰鹽的加入量直接關(guān)系到改型效果，根據(jù)膨潤土原料的陽離子交換容量確定鋰鹽的加入量，一般不超過5%。一定范圍內(nèi)，隨鋰鹽加入量的增加制得的改性膨潤土的膨脹值增大；但鋰鹽加入量超過一定值后，膨脹值不再增加。人工鋰化是用鋰離子置換蒙脫石層間可交換Ca2+，Mg2+等陽（5）鋰基膨潤土制備工藝如圖所示。膨潤土原礦崩解漿化粗濾靜置干燥破碎酸化過濾鋰化過濾干燥鋰基膨潤土溶液鋰化劑溶液酸水砂石上清液（5）鋰基膨潤土制備工藝如圖所示。膨潤土原礦崩解漿化粗濾靜置4.活性白土的制備（活化）經(jīng)過酸化處理的膨潤土稱作活性白土又稱漂白土，分子式為H2Al2（SiO3）4H2O，是一

17、種具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大的多孔型白色-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)溶解雜質(zhì)，離子交換以及部分結(jié)構(gòu)破壞的過程。在酸化過程中，一些碳酸鹽類等可被酸溶解的雜質(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H+取代蒙脫石層間可交換陽離子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，改變蒙脫石礦物晶體的表面積電位，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)酸將蒙脫石八面體層邊緣的部分Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，以及四面體層中邊緣部分的Si4+溶出，使蒙脫石晶格“松散”，晶體層兩端孔道增大，增加其比表面積，可從原土的80m2/g增至200-400m2/g。

18、因此經(jīng)酸化處理的膨潤土具有強(qiáng)的化學(xué)活性和吸附性。4.活性白土的制備（活化）經(jīng)過酸化處理的膨潤土稱作活性白土又 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)，使用活化膨潤土可起到催化作用，使碳化物分解。在催化工業(yè)中膨潤土被用來凈化粗苯，在300450時(shí)，可作

19、為催化劑載體。 活性膨潤土具有乳化作用、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。目前有些國家還用活性膨潤土作人造奶油和其它人造油的凈化劑。 活性白土能脫去（吸附）油脂色素（包括胡蘿卜素、制備（活化）工藝目前，國內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有3種：濕法、干法和半濕（半干）法。 （1）濕法 濕法活性白土生產(chǎn)工藝流程見下頁圖。 工藝條件： 原礦準(zhǔn)備。將膨潤土（一般為鈣基）干燥至水分小于15%，去除夾石，粉碎至147-74m，已經(jīng)風(fēng)化的膨潤土不必粉碎，如含砂量大，除去砂粒。 制備（活化）工藝

20、目前，國內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有3種：濕法、膨潤土原礦 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 濾干 燥 磨粉(或造粒)產(chǎn)品(200目) +-膨潤土原礦 粗 碎 磨 粉 水硫酸 蒸氣加熱活 化水 洗( 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、礦漿濃度、活化時(shí)間、溫度和攪拌等。酸用量一般為10%-20%，12-15kg/t礦，水土比（3-4）：1，活化溫度50-100，時(shí)間2-8h；活化時(shí)需不斷攪拌。 洗滌（水洗）?；罨戤叄啻嗡粗林行裕╬H4-5）。由于膨潤土粒度細(xì)，不易沉降，可加

21、入適量高效絮凝劑。 過濾。采用壓濾或真空吸濾工藝。 干燥。產(chǎn)品水分95%。-SM凝膠（牙膏載體）SM凝膠性能：7. 膨潤土防水毯近年來，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、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)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。20 世紀(jì)60 年代，美國、加拿大、日本和韓國等國率先開發(fā)出優(yōu)質(zhì)長效的膨潤土型防水材料。幾經(jīng)改進(jìn)，于上世紀(jì)90 年代末開發(fā)出防水功能強(qiáng)大且便于施工的膨潤土防水毯(geosynthetic clay liner, GCL)。目前，我國多條地鐵線均采用GCL 作防水材料。7. 膨潤土防水毯

22、近年來，隨著建筑設(shè)施不斷向高、深兩個(gè)方向擴(kuò)GCL 之所以有很好的防水性主要是依靠毯內(nèi)彌散的膨潤土顆粒吸水后的體積膨脹，并形成滲透率極低的膠凝質(zhì)阻水層隔絕水介質(zhì)的擴(kuò)散，達(dá)到阻隔水的目的(見圖)。GCL 之所以有很好的防水性主要是依靠毯內(nèi)彌散的膨潤土顆粒吸JG/T 193鈉基膨潤土防水毯標(biāo)準(zhǔn)中按生產(chǎn)工藝將膨潤土防水毯分為三種: 針刺法膨潤土防水毯(GCL- NP) 、針刺覆膜法膨潤土防水毯(GCL- OF) 和膠粘法膨潤土防水毯(GCL- AH) 。 針刺法鈉基膨潤土防水毯, 是由兩層土工布包裹鈉基膨潤土顆粒針刺而成的毯狀材料; 針刺覆膜法鈉基膨潤土防水毯, 是在針刺法鈉基膨潤土防水毯的非織造土工

23、布外表面上復(fù)合一層高密度聚乙烯薄膜制成的; 膠粘法鈉基膨潤土防水毯, 是用膠粘劑把膨潤土顆粒粘結(jié)到高密度聚乙烯板上, 壓縮生產(chǎn)而成的一種鈉基膨潤土防水毯。JG/T 193鈉基膨潤土防水毯標(biāo)準(zhǔn)中按生產(chǎn)工藝將膨潤土目前市售的膨潤土防水毯, 產(chǎn)品規(guī)格以長度、寬度或膨潤土防水毯?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量區(qū)分。按照幅寬一般分為4.0 m、5.0 m、5.85 m 等幾種規(guī)格, 長度從20m 到60 m 不等, 還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求生產(chǎn); 按照膨潤土防水毯?jiǎn)挝幻娣e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)格。目前市售的膨潤土防水毯, 產(chǎn)品規(guī)格以長度、寬度或

24、膨潤土防水毯8.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、陽離子交換能力和吸水膨脹能力。蒙脫石藥理研究表明,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)菌毒素有固定作用;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,對(duì)表面不帶CS31 A 的正常菌群無固定清除作用。因此,蒙脫石在醫(yī)藥上得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用范圍：蒙脫石原料藥；蒙脫石用于藥物合成；蒙脫石作為藥用輔料。國內(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95%以上，重金屬(Heavy metals，以鉛計(jì))10106、砷106、

25、汞1 0 6 ，白度根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域各有不同，微生物限量。8.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醫(yī)藥用蒙脫石-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石散劑,由法國益普生公司研制并進(jìn)口到中國,商品名為思密達(dá)( Smecta) 。蒙脫石在菌液中濃度達(dá)5%時(shí),對(duì)細(xì)菌的吸附率幾乎達(dá)100%。此后蒙脫石散劑的仿制藥必奇、肯特令等在中國陸續(xù)上市,新劑型蒙脫石分散片于2005年由國家食品藥品監(jiān)督管理局(以下簡(jiǎn)稱SFDA)批準(zhǔn)上市,商品名為賽立邁。目前, SFDA已經(jīng)發(fā)布了蒙脫石、蒙脫石散劑國家藥品標(biāo)準(zhǔn)以及蒙脫石分散片國家新藥標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)藥用蒙脫石-原料藥最早在臨床上用于治療腹瀉及消

26、化道潰瘍的是醫(yī)藥用蒙脫石-藥物合成蒙脫石可用于純化青霉素?；?。將殼聚糖與蒙脫石相結(jié)合,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。蒙脫石用于精制甘草浸膏,用5% 7%的蒙脫石加于甘草流浸膏中,調(diào)節(jié)pH = 9.3,將混合物加熱到95,保持45min,過濾,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10%,且?guī)缀鯚o沉淀。醫(yī)藥用蒙脫石-藥物合成蒙脫石可用于純化青霉素?；?。醫(yī)藥用蒙脫石-藥用輔料蒙脫石7085份,表面活性劑15份,消毒劑0.21份,研磨料1225份,可制得醫(yī)院及家庭使用的消毒用糊劑。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,特別

27、易于病人吞咽,在數(shù)秒鐘內(nèi)就可迅速崩解為精細(xì)的顆粒,非常適宜人體消化道對(duì)甲狀腺素的吸收。用溶劑蒸發(fā)技術(shù)制備微囊時(shí),加入蒙脫石可防止膠凝及凝聚。醫(yī)藥用蒙脫石-藥用輔料蒙脫石7085份,表面活性劑15份蒙脫石來源于天然膨潤土礦,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)蒙脫石原料藥一般需要經(jīng)過選礦、開采、運(yùn)輸、預(yù)處理、提純、精制、滅菌等復(fù)雜的工藝過程,生產(chǎn)線設(shè)備又必須通過GMP認(rèn)證,所跨的行業(yè)多,投資大,影響因素多,所以由制藥企業(yè)獨(dú)立建立一條從開采原礦到生產(chǎn)原料藥的完整生產(chǎn)線并不具備什么優(yōu)勢(shì)。 制藥企業(yè)和專業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合,形成專業(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)原料并供應(yīng)給制藥企

28、業(yè),充分發(fā)揮礦山、規(guī)模和加工提純技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高設(shè)備利用率,降低綜合成本;由制藥企業(yè)來精制純化基礎(chǔ)原料生產(chǎn)蒙脫石原料藥,縮短了工藝流程,充分發(fā)揮GMP生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì),既可保證醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量又能增加產(chǎn)能。蒙脫石來源于天然膨潤土礦,只有純化的蒙脫石才能在醫(yī)藥中得到應(yīng)9.膨潤土-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、干燥后吸水能力又能恢復(fù)的一種材料,高性能吸水材料的開發(fā)和應(yīng)用是節(jié)水保水和有效利用水資源的方法之一。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 ,因此,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,吸水材料在農(nóng)業(yè)

29、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、日用化工等方面也有著廣泛的應(yīng)用。2005 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了農(nóng)林保水劑(NY88622004) 標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其中主要的技術(shù)指標(biāo)為:吸水(去離子水) 倍率100700g/g ,吸0. 9 %NaCl 倍率30g/ g。9.膨潤土-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-有機(jī)復(fù)合型吸水材料等類型。粘土礦物-有機(jī)復(fù)合型吸水材料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,它結(jié)合了高分子吸水材料與礦物型吸水材料的優(yōu)

30、點(diǎn),吸水量大、成本降低。膨潤土是我國的優(yōu)勢(shì)粘土礦物。采用膨潤土與有機(jī)單體聚合研制吸水材料正方興未艾。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-制備工藝：將膨潤土浸泡于10 %NaOH 溶液中12h ;將丙烯酸與NaOH 浸泡處理的膨潤土及交聯(lián)劑N-N 雙丙烯酰胺和水混合,膨潤土的用量為有機(jī)單體丙烯酸質(zhì)量的2 倍,丙烯酸與NaOH 的中和度取80 % ,交聯(lián)劑N-N 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2h ,然后加入有機(jī)單體丙烯酸質(zhì)量2 %的引發(fā)劑過硫酸銨,在60 水浴中加熱0. 5h ,使有機(jī)單體在膨潤土結(jié)構(gòu)層間聚合,最后在70 真空干燥箱內(nèi)

31、干燥、粉碎,制得吸水材料。膨潤土吸水材料的吸水倍率達(dá)到354g/ g ,吸0. 9 %NaCl 達(dá)到42. 5g/ g ,完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。制備工藝：將膨潤土浸泡于10 %NaOH 溶液中12h ;將10. 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 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。人們常稱之為有機(jī)膨潤土（蒙脫石）或有機(jī)柱撐蒙脫石等。 蒙脫石層間有機(jī)化合物在各類有機(jī)溶劑、油類、液體樹脂中形成凝膠，具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤滑性、成膜性、

32、疏水性及化學(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)境污染治理等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 10. 蒙脫石層間化合物材料的制備(1)蒙脫石層間有機(jī)化合 胺與蒙脫石的反應(yīng)機(jī)制，一般認(rèn)為，胺可以置換層間可交換性位置的無機(jī)陽離子而位于層間，柱撐蒙脫石層使層間距增大。胺的碳鏈長度通常大于12或18以上，它與蒙脫石晶層間的Na+按下式實(shí)現(xiàn)離子交換反應(yīng)：Na+蒙脫石NHnR4-nCl = NHnR4-n蒙脫石NaCl其中：R有機(jī)基團(tuán)；n1-4。 胺與蒙脫石的反應(yīng)機(jī)制，一般認(rèn)為，胺可以置換制備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)蒙脫石通過改性后也可使用。常見

33、的生產(chǎn)工藝有干法、濕法和預(yù)凝膠法三類。干法： 是將蒙脫石與適量的季銨鹽陽離子表面活性劑（占膨潤土重量的15%55%）充分混合（專門的加熱混合器），在無水（或含水量20%-30%）和高于季銨鹽陽離子表面活性劑熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)530 min，待反應(yīng)完成后，經(jīng)研磨、過篩，制得有機(jī)膨潤土產(chǎn)品。 制備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)蒙脫濕法： 是以水為分散介質(zhì)，將蒙脫石制成漿液，分選提純、改型和活化后，與季銨鹽陽離子進(jìn)行交換反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥、磨粉過篩得到，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6080，控制漿液pH值為弱堿性，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于1 h，生產(chǎn)中常達(dá)24 h。

34、濕法：預(yù)凝膠法： 類似濕法，是將膨潤土提純、改型后，在有機(jī)反應(yīng)中（有機(jī)覆蓋過程中）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。預(yù)凝膠法：微波合成： 將有機(jī)覆蓋過程引入微波場(chǎng)中，其它過程類似于濕法或干法制備有機(jī)膨潤土。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，無需另外合成插層劑，因此微波法制備蒙脫石層間化合物效率高，單位處理能力大，是一種節(jié)能增效的清潔技術(shù)。微波合成：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，其中主要因素為蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)、有機(jī)物種類的選擇和制備的

35、工藝等。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水化能、陽離子交換容量（CEC）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離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)。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，層間集合體易于拆散，有序度低的膨潤土適宜制備有機(jī)膨潤土。如美國懷俄明膨潤土、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，這類高層電荷的蒙脫石

36、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0.250.35）蒙脫石和高層電荷（單位半晶胞電荷0.45）蒙脫石之間的過渡型蒙脫石（單位半晶胞電荷0.360.45），選用適當(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。 原料的選擇：有機(jī)覆蓋劑的選擇： 實(shí)際制備中，一般選用C16以上鏈的烷基銨鹽，較少單獨(dú)使用單C12鏈的烷基銨鹽（但它可與高碳數(shù)長鏈烷基配合使用）。國外常用的季銨鹽有：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C18H37N（CH3）2C6H5CH2+Cl-；OT-三甲基十八烷基氯化銨C18H3

37、7N（CH3）+Cl-；R2N（CH3）2+Cl-，R為12，14，16，18烷基，其中以雙十八銨鹽的性能最佳。目前我國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18個(gè)碳原子類胺化物?；旌鲜褂脙蓚€(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。有機(jī)覆蓋劑的選擇：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最好在90%以上。 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

38、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)插層覆蓋劑在常溫反應(yīng)2 h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130以下。溫度過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)化合物在干燥后其層間一般仍保持1%3%的含水量。 具體的工藝需通過實(shí)驗(yàn)來確定。 工藝的確定：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

39、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下圖。朱建喜等人94借助XRD研究了HDTMA柱撐蒙脫石層間膨潤土的加工技術(shù)(2)蒙脫石層間無機(jī)化合物概述： 蒙脫石層間無機(jī)化合物是利用蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)的可膨脹性、陽離子的可交換性能，將一些無機(jī)陽離子插入其層間，把蒙脫石的層與層撐開而形成的化合物。產(chǎn)物若再經(jīng)進(jìn)一步煅燒加熱，層間插層劑則脫水和脫羥基，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氧化物柱體

40、，形成二維的微孔材料，此時(shí)可稱之為層柱或柱撐粘土或柱撐蒙脫石（Pillared Interlayer Clay/Montmorillonite） (2)蒙脫石層間無機(jī)化合物概述： 采用的無機(jī)陽離子插層劑一般是其聚合羥基多核陽離子形式，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體積和較高電荷的Al和Zr，其聚合羥基陽離子形式分別表示為：Al13O4(OH)24(H2O)127+ (Al13 Keggin 離子)和Zr4(OH)14(H2O)102+。聚合羥基多核金屬陽離子可由水合金屬離子在一定的OH/M摩爾比條件

41、下，經(jīng)水解形成： Mn+ + OH + H2O = Mx(OH)y(H2O)zm+ + H+ 采用的無機(jī)陽離子插層劑一般是其聚合羥基多核制備制備工藝： 原料 浸泡 提純 改型 交聯(lián)洗滌 干燥 焙燒 成品 制備制備工藝：影響因素：蒙脫石層間無機(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)，陽離子的交換能力的大小和特性，聚合羥基陽離子的聚合程度及其在粘土層間轉(zhuǎn)換成氧化物柱體的結(jié)構(gòu)和特性，聚合羥基陽離子與粘土層間的作用等。影響因素：蒙脫石層間無機(jī)化合物的制備受到許多因素的影響，其中一般認(rèn)為，成功制備蒙脫石層間無機(jī)化合物要求： （1）良好的基質(zhì)。鈉質(zhì)蒙脫石具有較強(qiáng)的可膨脹性和陽離子交換性能

42、，是制備蒙脫石層間無機(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)溫度、老化溫度和時(shí)間、反離子的類型以及制備方法等； （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的離子交換能力以及防止其產(chǎn)生沉淀，但過稀的懸浮液濃度易凝聚成膠體而影響制備效果； （4）洗滌。 洗滌能夠降低懸浮液的離子強(qiáng)度和提高其pH值，從而導(dǎo)致蒙脫石充分膨脹，有利于聚合羥基Al離子進(jìn)入蒙脫石晶層間。膨潤土的加工技術(shù)蒙脫石層間無機(jī)化合物形成過程示意圖蒙脫石層間無機(jī)化合物形成過程示意圖(3)蒙脫石層間無機(jī)-有機(jī)化合物制備 蒙脫石層間

43、無機(jī)-有機(jī)化合物的制備方法一般是先用聚合羥基陽離子取代蒙脫石層間陽離子，再用有機(jī)物進(jìn)行覆蓋處理或在聚合羥基陽離子插層劑中首先加入一定量的有機(jī)物形成無機(jī)-有機(jī)絡(luò)合物，再與蒙脫石作用，最后過濾、干燥即得產(chǎn)品。(3)蒙脫石層間無機(jī)-有機(jī)化合物制備形成機(jī)理形成機(jī)理(4) 蒙脫石層間化合物材料的應(yīng)用 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； 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程中能夠容納轉(zhuǎn)換的金屬離子并可改變

44、其氧化態(tài)而作為催化劑的載體。 1979年，Vaughan等首次用無機(jī)聚合陽離子制備層柱粘土作為催化劑和吸附劑以來，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)氧化作用等方面。(4) 蒙脫石層間化合物材料的應(yīng)用 催化劑及催化劑載體 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)的可變性以及親水特性的顯著降低，使其作為吸附劑在環(huán)境保護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用，它主要被用于廢水凈化處理、油污處理、廢塑料處理、城市垃圾處理、空氣凈化廢氣處理和放射性廢物處理等。其中以廢水處理的報(bào)道最多。 1977年，McBride首次明確提出使用改性粘土，吸附去除水中的間二氯苯和三氯苯有機(jī)污染物之后，粘土類礦物在環(huán)境中的應(yīng)用取得了較大進(jìn)展。特別是蒙脫石層間化合物極大的改善了膨潤土的選擇吸附性能，顯著提高了廢水中污染物的去除率。環(huán)保材料納米級(jí)復(fù)合材料 制備納米復(fù)合材料的方法有許多，如溶膠凝膠法、插層復(fù)合法、納米微粒插層法、納米微粒原位生成法等。其中插層復(fù)合法是近10多年來國際材料領(lǐng)域中制備納米復(fù)合材料的新方法，插層復(fù)合法主要采用有機(jī)聚合物與蒙脫石作用形成的層間化合物。納米級(jí)復(fù)合材料在制備聚合物/粘土納米復(fù)合材料時(shí)，由于未改性的粘土具有強(qiáng)烈的親水性，與聚合物的相容性差，因此必須先對(duì)粘土進(jìn)行有機(jī)化表面修飾。 其基本原理是：有機(jī)季銨鹽