山西工業(yè)膨潤土用途及作用,皂土

膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2：1型晶體結構，由于蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子，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。國外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個領域100多個部門中應用，有300多個產(chǎn)品,因而人們稱之為“土”。

膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等；一般為白色、淡黃色，因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等；具蠟狀、土狀或油脂光澤；膨潤土有的松散如土，也有的致密堅硬。主要化學成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水，還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素，Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學性質和工藝技術性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系，通常呈土狀塊體，白色，有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小，膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性，可吸附8～15倍于自身體積的水量，體積膨脹可達數(shù)倍至30倍；在水介質中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性；有較強的陽離子交換能力；對各種氣體、液體、有機物質有一定的吸附能力，大吸附量可達5倍于自身的重量；它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色離子。

層間陽離子為Na+時稱鈉基膨潤土；層間陽離子為Ca2+時稱鈣基膨潤土；層間陽離子為H+時稱氫基膨潤土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)；層間陽離子為有機陽離子時稱有機膨潤土。

膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種類型。
l）物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質之間分子間引力產(chǎn)生的，即我們常說的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程，吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤土表面分子其有表面能。由于膨潤土在水中高度分散，物理吸附現(xiàn)象十分明顯。
2）化學吸附。化學吸附是靠吸附劑與吸附質之間的化學鍵力而產(chǎn)生的，化學吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應用化學處理劑就是化學吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力，可作為地熱和超深井的抗高溫泥漿體系。
3）離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負電荷，因此在膨潤土顆粒表面要吸附等當量的相反電荷的陽離子。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。離子交換吸附的特點是：同號離子相互交換，等電量相互交換。離子交換吸附的反應是可逆的，吸附和脫附的速度受離子濃度的影響，這種影響符合質量作用定律。

造漿率是膨潤土顆粒在水中分散形成懸浮液，并且這種懸浮液的表觀粘度為15*10-3Ps·s時每噸膨潤土造漿的立方數(shù)是衡量膨潤土質量的一項重要指標，一般鈉質膨潤土的造漿性能比鈣質膨潤土要好。計其選漿率公式是：

造槳率（m3/t）=水的體積（mL）/土的質量（g）+1/土的密度一般在測試表觀粘度時配制表觀粘度在10~25(*10-3 Pa·s）范圍內三杯泥漿，經(jīng)過攪拌靜止放置16h，再攪拌，測試粘度，然后在單對數(shù)坐標紙上標出三點的位置，進行連線，在坐標上求出表觀粘度為15*10-3 Pa·s時的加土量。

蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關系。根據(jù)層間主要交換性陽離子的種類，通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。

蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理；由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性，因此用于鉆井泥漿、阻燃（懸浮滅火）；還可在造紙工業(yè)中做填料，可優(yōu)化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘結力，可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線上漿既節(jié)糧，又不起毛，槳后還不發(fā)出異味，真是一舉雙得。

總的說，鈉質蒙脫石（或鈉膨潤土）的性質比鈣質的好。