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蒙脱石的特点及性质

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蒙脱石的特点及性质

2021-05-13

    蒙脱石是一种层状水性铝硅酸盐矿物,含有少量碱金属和碱土金属,其结构层为2:1型,层间有水分子和可交换阳离子的二八面体铝硅酸盐,粘土以蒙脱石为主要矿物,称为膨润土。


内蒙古蒙脱石


  内蒙古蒙脱石的构造特征。

  格子内的异价类同象置换是蒙脱石基本、主要的构造特征,蒙脱石的晶体结构由两层硅氧四面片和一层铝(镁)氧(羟基)八面片组成,其中Si4在硅氧四面体中经常被Al3取代,而在硅氧八面体中可以被低价格的阳离子置换,如Mg2、Fe2等,使晶体层(结构层)之间产生额外的负电荷。

  为维持电中性,晶层间吸附了K,Na,Ca2,Mg2,Li,H等大半径阳离子,它们均呈水化状态,并能互相交换,使蒙脱石矿物具有离子交换力等一系列性质。

  蒙脱石的理化性质。

  蒙脱石的形态、组成及结构特征决定其优良的吸附性能、阳离子交换性能、分散悬浮性、可塑性、粘结性等。

  A.表面电性。

  其表面电性主要由三个方面决定:

  层电荷:每层晶胞可达为0.6,不受介质酸碱度的影响。造成蒙脱石表面负电性的主要原因。

  四面体片的基面、八面体片端面产生的破键电荷,系Si-O破键和Al-O破键(OH)水解所致。在pH值低于7时,破键吸引H,表面带正电;在pH值高于7时,表面带负电。

  八面体片中离子离解形成的电荷:在酸性介质中,以OH-为主,端面电荷为正,Al3为主,在碱性介质中,端面电荷为负,pH值约为9.1。

  (2)膨胀。

  蒙脱石吸水或吸附有机物后,晶层间距增加,晶层体积膨胀。钙蒙脱石的吸水率和膨胀率比钠蒙脱石低得多。钠蒙脱石膨胀倍数高达20~30倍,而钙蒙脱石只有几倍到十几倍。

  (3)分散悬浮性和造浆性。

  蒙脱石可在水介质中形成胶态。遇水膨胀钠蒙脱石可以形成悬浮剂或乳浊剂。该悬浮剂具有一定的粘滞性,触变形性,润滑性。结果表明,钠蒙脱石的成浆率可达10m3/t,而钙蒙脱石的成浆率较低,其成浆率较高。

  (4)阳离子交换及吸附。

  蒙脱石的结构单元是由两层硅氧烷四面体层夹一层铝氧烷八面体组成,通过共享的氧原子连接在一起,两层硅氧烷的阳离子可以交换,这些阳离子有钾、钠、钙、镁、铝、锂等,并且很容易将颗粒分解成带电胶体,吸附在硅氧烷层间的阳离子具有交换性。在pH值为7的水中,自然蒙脱石的阳离子交换量为70-140mmol/100g(相当于每个晶胞带0.5-1个静电荷)。蒙脱石层间离子交换以阳离子交换为主。晶面上吸附的离子也具有交换性质,并随着颗粒的细化而增大。蒙脱石的阳离子交换能力主要取决于层间类型。

  另外,还受蒙脱石的粒度、结晶程度及介质性质的影响。阳离子价和水化能越高,替代效果越好,被替代的阳离子量也越大。在浓度相同的情况下,几种常见的阳离子的交换能力顺序为:Li使用蒙脱石的阳离子交换性可以改善它。由于钠蒙脱石的许多性质比钙蒙脱石好,因此它常被钠化。

  蒙脱土具有良好的吸附脱色性能。白粘土主要是蒙脱石(pH值小于7,故称为酸性白土),是蒙脱石风化后的产物,其脱色率可达99%。作为吸附和脱色用的蒙脱石粘土,在食品、化工等行业中需要进行活化处理,以提高吸附性能。

  五、热特性。

  蒙脱石在200-700℃加热后会产生缓慢的膨胀,在700-800℃时会产生剧烈的膨胀,形成无水蒙脱石。随后出现了更大的收缩,直到950℃再次开始膨胀。

  钠蒙脱石在加热至100℃时,其阳离子交换量增加;在加热至100-300℃时,其阳离子交换量下降;在加热至300-350℃时,其阳离子交换量下降;在加热至390-490℃时,其阳离子交换量下降到39mmol/100g。上述各项性能使钙蒙脱石相对钠蒙脱石降低100℃。

  (6)可塑性和粘合性。

  蒙脱石具有良好的可塑性,其塑限和液限(即蒙脱石粘土在呈可塑状态时的含水量下限和上限)比高岭石和伊利石高得多,分别为83%和25%。蒙脱石粘土形成后,其变形所需外力较其它粘土矿物小。

  蒙脱石的可塑性还与其层间交换类型有关。钠钙蒙脱石在塑限和液限方面存在着明显差异。水分子的可塑性还与其厚度,颗粒形态和粒径有关。蒙脱土粘结性能良好。钠蒙脱石与钙蒙脱石的结合性能也较好。

  七、吸附脱色作用。

  蒙脱土对各种气液有机物质都有一定的吸附能力,吸附量可达其自身质量的五倍,特别是酸性膨润土和经酸化活化活性白土,对各种油类都有很好的脱色效果。


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