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凹凸粘土与蒙脱石粘土的基本特点与对比

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凹凸粘土与蒙脱石粘土的基本特点与对比

2020-02-15

  霉菌毒素对农作物的污染给食品工业、饲料工业和畜牧业生产带来了一系列不容忽视的问题。研究发现霉菌毒素可引发人和动物的急慢性中毒、基因毒性、肝细胞癌症等疾病,严重危及人与动物健康。为解决这个问题,矿物黏土吸附剂成为研究的热点,原因在于这些矿物具有较大的比表面积和离子吸附与交换能力,可作为霉菌毒素吸附剂添加到饲料中。

  

蒙脱石厂家


  矿物黏土统称为层状硅铝酸盐。它们的基本单元是由四面体和八面体组成。主要粘土矿物类型有高岭土Kaolin、伊利石Illinite、蛭石Vermiculite、蒙皂石类Smectite、绿泥石Chlorite、坡缕石-海泡石Palygorskite-Sepiolite等。其中坡缕石粘土和蒙脱石粘土是两种应用上最重要的粘土矿物组的代表。坡缕石矿物显微外形是针棒状体,蒙脱石显微外形大多是片状的。这里所述的蒙脱石仅限于钠基和钙基蒙脱石。

  

  坡缕石的基本特点

  

  坡缕石和凹凸棒的术语是同义词,但国际命名委员会已经宣布,名称是坡缕石(Murray,2007)。坡缕石属于坡缕石和海泡石组,它们是富含镁、显微外形为针棒状体的矿物。

  

  基本矿物结构:

  

  2:1层状硅酸盐,即两层四面体和一层八面体组成基本单元

  

  针棒状体,但棒体本身是显微孔状

  

  基本性能:

  

  粒度细、表面积大、中等离子交换能力。

  

  应用性能:

  

  高效吸收和吸附各种液体的能力。

  

  高粘度,其粘度是物理性质的,性能非常稳定。

  

  触变性,这是坡缕石粘土重要的应用性能。 触变性是在静置时形成凝胶,但在搅拌后变的较稀。 这种性质使得坡缕石成为优异的悬浮剂。

  

  蒙脱石的基本特点

  

  蒙皂石是几种水合钠,钙,镁,铁,锂和铝硅酸盐的组名。该组矿物包括钠蒙脱石,钙蒙脱石,镁皂石,绿脱石和锂蒙脱石。膨润土是岩石名称,通常用于这些矿物为主的复合体,在工业上使用的膨润土主要由钠蒙脱石,钙蒙脱石,或在较小程度上由锂蒙脱石组成。

  

  基本矿物结构:

  

  即由一八面体层和两个二氧化硅四面体层组成。

  

  注:在八面体层中可以有相当部分的Fe3+,Fe2+和Mg2+来替代其中的Al3+,这样在层中就产负电荷。另外在四面体层中可以有Al3+取代Si4+,这又进一步产生付电荷。这种净正电荷不足通过吸附在单元层之间和边缘上的可交换阳离子来平衡。因此,如果可交换阳离子是钠,则特定矿物质是钠蒙脱石厂家,如果是钙,则它是钙蒙脱土。

  

  显微外形

  

  细小片状,Keller(1982)称为玉米片结构

  

  基本性能:

  

  粒度细、表面积大、高离子交换能力(钠蒙脱石和锂蒙脱石通常在80至130 meq/100 g之间,而钙蒙脱石的交换能力通常在40至70 meq/100 g范围内)、高溶胀能力(钠锂级蒙脱石可以达10-15倍)。

  

  应用性能:

  

  高效吸收和吸附各种液体的能力,这是因为表面积大和表面电性不平衡导致。

  

  高粘度性能,但遇到盐或高浓度电解质会产生絮凝。

  

  可以制作有机粘土,这是因为钠蒙脱石和锂蒙脱石具有将层间水和相关阳离子与更具极性的有机分子如乙二醇,季胺盐和多元醇进行交换的能力。

  

  隔绝性能:因其非常细的颗粒、溶胀能力和薄片形状使钠蒙脱石能够形成几乎不渗透的隔水层,是用于灌溉沟渠和垃圾填埋场理想的密封剂,并且在钻探油井和气井时在渗透性地层上形成不可渗透的密封层,以防止流体损失。

  

  胶结性能:钙和钠蒙脱土都具有在铸造模具中粘结砂所需的良好性能。 这些性能包括湿压缩强度,干压缩强度,热强度,流动性,渗透性和耐久性(Grim和Guven,1978)。 与钠蒙脱石相比,钙蒙脱石具有更高的湿强度,更低的干强度,更低的热强度和更好的流动性。

  

  坡缕石(凹凸棒)与蒙脱石的对比

  

  基本矿物结构:

  

  相同/相似性:都为2:1结构,即两层四面体和一层八面体组成基本单元。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)在结构上不同于蒙脱石的2:1结构,坡缕石(凹凸棒)的八面体片仅在一个维度上是连续的,并且四面体层通过四面体的周期性反转被分成带状

  

  化学分子式和归类:

  

  相同/相似性:都属于硅铝酸盐,同为应用性能重要的粘土矿物。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)富含镁,理论分子式为(OH2)4(OH)2Mg5Si8O20·4H2O,归属于坡缕石-海泡石类(Palygorskite-Sepiolite)。蒙脱石的理论分子式为(OH)4(Al, Fe, Mg)4Si8O20·nH2O,归属于蒙皂石类(Smectite)。

  

  相同/相似性:同为细小的显微颗粒,单个颗粒为纳米级或者接近纳米级。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)显微外形为针棒状体,而蒙脱石为片状体。

  

  主要鉴定特征-差热曲线:

  

  相同/相似性:可以用差热曲线的吸热峰来做鉴定。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)的吸热峰在360oC-600oC,而蒙脱石的吸热峰在600oC-750oC 。

  

  坡缕石(凹凸棒)的吸热峰在360oC-600oC,而蒙脱石的吸热峰在600oC-750oC。

  

  阳离子交换能力:

  

  相同/相似性:都具有不同程度的离子交换能力。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)交换能力为中低,主要交换离子种类为Mg,而蒙脱石交换能力为中高,大多数是Ca。

  

  吸附性:

  

  相同/相似性:吸附性高。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)的吸附是源于平行于针棒状体长轴方向的空隙和显微外形形成的鸟巢结构。而蒙脱石粘土是通过平行于显微片状的层间膨胀后的空进行吸附。

  

  酸处理以及效果:

  

  相同/相似性:无

  

  区别:坡缕石(凹凸棒),一般不做酸处理,原因是酸处理后,吸附率没有变化或者反而会降低。蒙脱石酸处理后,比表面积大幅度提高,脱色力和吸附性都大大提高。

  

  烘干以及效果:

  

  相同/相似性:都需要一定程度的烘干。

  

  区别:在低温(比如105oC)烘干后,坡缕石(凹凸棒),脱色效果很一般,而蒙脱石的效果较好,尤其是对甘油酯油脱色效果好。但在较高温度(350oC左右)烘干后,坡缕石(凹凸棒)的脱色率大幅上升,尤其是对矿物油,特别是腊和页岩油相对较有效。而蒙脱石的脱色率变得很一般。

  

  膨胀率:

  

  相同/相似性:无

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)基本不膨胀,而蒙脱石的膨胀率为中到高。

  

  形成环境:

  

  相同/相似性:都可能为沉积型。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)除沉积型外,还可以有热液型,存在于相对地质年代年轻的地层中(中新世)。而蒙脱石有很多类型,且可以存在于不同的地质年代。

  

  产出情况:

  

  相同/相似性:大都分布于沉积地层中。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)已发现的矿山非常少,而蒙脱石为主的粘土到处可见,但质量参差不齐。

  

  增稠悬浮性:

  

  相同/相似性:都可作为很好的增稠悬浮剂。

  

  区别:坡缕石(凹凸棒)能形成稳定的高粘体系。而蒙脱石为主的粘土,尤其是钠基或者锂基为主的蒙脱石粘土易受各种离子和pH的影响 ,不同类型产品的分散粘度随pH值变化

  

  测试条件:

  

  7%固体含量,不同pH值水体系中,高速搅拌5分钟,BROOKFIELD粘度计测试。

  

  FC-S产品的分散粘度不仅整体远远高出一般的凹凸棒超细产品,并且在pH值从3-12间,分散粘度整体基本稳定,而在高于pH=12后,分散粘度急剧下降。一般凹凸棒超细产品,整体粘度偏低,并且随pH值变化,分散粘度变化百分比幅度要高于FC-S产品。膨润土的分散粘度受pH值影响大,在中酸性(pH=7或者以下)分散粘度随pH值降低而降低,在强碱(pH高于12)条件下,分散粘度急剧下降,膨润土的分散粘度稳定的范围很窄。

  

  淡水和饱和盐水中几种粘土的粘度变化

  

  测试条件:


  7%固体含量,淡水和饱和盐水体系中,高速搅拌5分钟,BROOKFIELD粘度计测试。

  

  显示,整体上比较,蒙脱石为主的膨润土变化幅度大。膨润土虽然在淡水中粘度很高,但遇到饱和盐水后,粘度急剧下降。这也就是为何如果用在钻井泥浆上,钠基或者锂基膨润土只能在淡水中使用,而坡缕石(凹凸棒)粘土可以在淡水或者海水中使用。如果就坡缕石(凹凸棒)来比较, FC-S不仅粘度高,而且受饱和盐水的影响较小


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