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膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn),蒙脫石結(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),由于蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子,如Cu、Mg、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩(wěn)定,易被其它陽離子交換,故具有較好的離子交換性。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。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”。
有機(jī)膨潤土
有機(jī)膨潤土是一種無機(jī)礦物/有機(jī)銨復(fù)合物,以膨潤土為原料,利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結(jié)構(gòu)及其能在水或容劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性,通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的。有機(jī)膨潤土在各類容劑、油類、液體樹脂中能形成凝膠,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,耐水性及化學(xué)穩(wěn)定性,在涂料工業(yè)中有重要的應(yīng)用價值。膨潤土具有強(qiáng)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。在油漆油墨、航空、冶金、化纖、石油等工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。
目前測定CEC的方法分為兩大類:一類是定氮蒸鎦法,另一類是氯化唄-硫酸法。
吸水性 膨潤土能吸附8~15倍于本體積的水量,吸水后體積膨脹,體積能膨脹增大幾倍到十幾倍。以吸水率和吸水比表示膨潤土的吸水性。單位重量的膨潤土所能吸附水的重量稱為吸水率,以百分?jǐn)?shù)表示。膨潤土所具有的良好物化性能,取決于其吸附于層間陽離子種類和數(shù)量,鈉基膨潤土具有更好的膨脹性、陽離子交換性、水介質(zhì)中的分散性、膠質(zhì)價、粘結(jié)性、潤滑性、熱穩(wěn)定性,因而具有更廣泛的用途。在初始階段,它隨時間的增長而增長,后達(dá)到飽和。分鐘的吸水量和二小時的吸水量的百分比稱為吸水比。
膨潤土的膨脹性能以膨脹容表示,膨潤土在稀鹽酸溶液中膨脹后的容積稱為膨脹容,以毫升/克樣表示。鈉基膨潤土比鈣基、酸性膨潤土的膨脹容高;同一屬型的膨潤土,含蒙脫石愈多,膨脹容愈高。膨脹容是鑒定膨潤土礦石屬型和估價膨潤土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)之一。
吸附脫色性 膨潤土對各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)具有一定的吸附能力,大吸附量可達(dá)5倍于它的重量,尤其是酸性膨潤土和經(jīng)酸處理活化的活性白土對各種油類具有良好的脫色性能。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。以往是以脫色率和脫色力表征膨潤土的吸附脫色能力,目前趨于以脫色力和比表面積來表征。