膨潤土的加工技術(shù)

1、膨潤土的加工技術(shù)武漢理工大學 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.有機膨潤土的加工工藝 6.膨潤土無機凝膠的制備 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1.膨潤土的提純膨潤土的提純 膨潤土的提純方法一般分為物理提純方法和化學提純方法。物理提純方法即選礦提純方法，又分為手選、風選（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)指標要求分地段、分層位采礦，分別堆放，單獨加工。其加工流程如下：膨潤土

2、原礦膨潤土原礦破碎破碎干燥干燥手選手選粉磨粉磨包裝包裝 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%）；手選或用振動篩剔除2cm的大塊；最后利用雷蒙磨將細粒礦石粉碎（約200目）。(2)干法提純 風選（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：膨潤土原礦膨潤土原礦自然干燥自然干燥氣流干燥氣流干燥破碎破碎粉磨粉磨包裝包裝風選分級風選分級(3)濕法提純 對于原礦中蒙脫石含量只在3

3、080的低品位膨潤土或所含長石、石英的粒度較細的膨潤土，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：膨潤土原土膨潤土原土破碎破碎制漿（加分散劑）制漿（加分散劑）沉降分離沉降分離懸浮液離心分離（加絮凝劑）懸浮液離心分離（加絮凝劑）過濾過濾干燥干燥打散解聚打散解聚包裝包裝(4)化學提純由于采用物理法提純膨潤土難以去除粒度很細的方英石、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提純法?；瘜W提純法即利用化學試劑與膨潤土中的雜質(zhì)礦物發(fā)生化學反應(yīng)而將其除掉的方法。通常是利用強堿去除方英石和石英，其反應(yīng)原理是： 2NaOHSiO2NaSiO3H2O(5)復(fù)合提純 在實際

4、提純工藝過程中常常會同時采用物理方法和化學方法進行復(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： 對開采出的膨潤土原礦進行處理，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。原礦原礦用次硫酸鹽或連二亞用次硫酸鹽或連二亞硫酸鈉表面處理礦物硫酸鈉表面處理礦物大于大于60條件下用堿處理膨潤土條件下用堿處理膨潤土脫水用水沖洗至少一次脫水用水沖洗至少一次重新配置懸浮液重

5、新配置懸浮液 均化器處理均化器處理干燥干燥粉碎粉碎包裝、運輸包裝、運輸2.膨潤土改性膨潤土改性 膨潤土的表面改性是指用物理、化學、膨潤土的表面改性是指用物理、化學、機械等方法對其表面進行處理，根據(jù)應(yīng)用機械等方法對其表面進行處理，根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變膨潤土礦物表面的物的需要有目的地改變膨潤土礦物表面的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，如表面結(jié)構(gòu)、表面能、理性質(zhì)和化學性質(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值。潤土的性能及使用價值。 常用的膨潤土改性措施有機械

6、力活化、常用的膨潤土改性措施有機械力活化、熱活化、酸活化和有機活化等、熱活化、酸活化和有機活化等、(1)機械力活化 機械力活化是利用機械力作用提高膨潤土的某些活性和性能的作用過程，包括超細粉碎和擠壓。 超細粉碎是在粉碎過程中利用機械力作用對礦物表面進行激活，在一定程度上改變膨潤土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學吸附性和反應(yīng)活性等。利用球磨機在對膨潤土進行超細粉碎的過程中，借助機械力作用使膨潤土破碎的同時，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化合物，機械激活作用可以促進這些有機化合物分子在膨潤土礦物表面的化學吸附或化學反應(yīng)，達到粒度減小和表面有

7、機化的雙重目的。 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形成一個隔水膜，阻止了顆粒內(nèi)部鈣基膨潤土的進一步鈉化，而擠壓作用可以促進鈉化過程的完善。擠壓鈉化尤其在低級膨潤土的升級過程中起著決定作用，主要原理有以下3點： 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)生相對運動而發(fā)生分離，加速了粒子運動的速度，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，進一步加速了離子運動的速度，擴大了離子的運動范圍，提高了鈉化反應(yīng)的速度。 斷鍵作用 在大的機械力作用下，蒙脫石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的部分化學鍵遭到破壞，

8、有利于吸附相反電荷的Na，也有助于鈉化反應(yīng)的進行。 (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質(zhì)蒸發(fā)掉，使黏土礦物結(jié)構(gòu)變得疏松。同時，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)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膨潤土進行活化處理。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，

9、在工業(yè)上常將酸活化膨潤土稱為活性白土或漂白土。3. 膨潤土的改型膨潤土的改型 蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層中的Si4+可被可被Al3+置換，八面體層內(nèi)的置換，八面體層內(nèi)的Al3+常被常被Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Li+、Na+等置換，從等置換，從而使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負電荷，使其具有吸附而使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負電荷，使其具有吸附陽離子和交換性陰離子的能力，有較高的水化能。陽離子和交換性陰離子的能力，有較高的水化能。 由于這種性能，使蒙脫石層間充滿由于這種性能，使蒙脫石層間充滿nH2O層間水及可交換層間水及可交換陽離子，對于不同成因與產(chǎn)地的膨潤土，其蒙脫石層

10、間可陽離子，對于不同成因與產(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（交換性陽離子的種類與交換容量（CEC）有較大的差別。）有較大的差別。其中，高價陽離子（其中，高價陽離子（Ca2+、Mg2+等）水化膜薄，膨脹倍等）水化膜薄，膨脹倍數(shù)低，數(shù)低，CEC小；低價陽離子（小；低價陽離子（Na+、K+等）水化膜厚，膨等）水化膜厚，膨脹倍數(shù)高，脹倍數(shù)高，CEC大。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，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，更強的可塑性和粘結(jié)性，以及更優(yōu)異的膠體懸浮液觸變性、更強的可塑性和粘結(jié)性，以及更優(yōu)異的膠體懸浮液觸變性、潤滑性。因此，鈣

11、基膨潤土的鈉化改型是提高其應(yīng)用價值潤滑性。因此，鈣基膨潤土的鈉化改型是提高其應(yīng)用價值和經(jīng)濟價值的有效途徑之一。和經(jīng)濟價值的有效途徑之一。 膨潤土的改型膨潤土的改型-人工鈉化人工鈉化 原理原理 膨潤土的鈉化改型是用膨潤土的鈉化改型是用Na+離子將其可置換的高價陽離子將其可置換的高價陽離子置換出來，體系的離子交換反應(yīng)可表示成下式：離子置換出來，體系的離子交換反應(yīng)可表示成下式： Ca2+-蒙脫石蒙脫石+2Na+ 2Na+ -蒙脫石蒙脫石+Ca2+ 常用鈉化改型劑為碳酸鈉常用鈉化改型劑為碳酸鈉 ，根據(jù)不同產(chǎn)地的原料，亦，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、多聚可采用氯化

12、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。磷酸鈉、三聚磷酸鈉和氟化鈉等。 -方法：方法： 鈉化改型主要有懸浮液法（濕法）、堆場鈉化鈉化改型主要有懸浮液法（濕法）、堆場鈉化法（陳化法）和擠壓法等。法（陳化法）和擠壓法等。 （1）懸浮液法。在配漿的同時向水中加入鈣基）懸浮液法。在配漿的同時向水中加入鈣基膨潤土和鈉化改型劑，長時間預(yù)水化，以使混合膨潤土和鈉化改型劑，長時間預(yù)水化，以使混合更均勻，鈉化更完全。更均勻，鈉化更完全。 （2）堆場鈉化法。在原礦堆場中，將）堆場鈉化法。在原礦堆場中，將2%-4%的鈉化劑撒在含水量約的鈉化劑撒在含水量約25%的膨潤土原礦中，翻的膨潤土

13、原礦中，翻動拌合，混勻碾壓，老化動拌合，混勻碾壓，老化7-10天，然后干燥粉碎天，然后干燥粉碎成產(chǎn)品。成產(chǎn)品。 （3）擠壓法。其中包括輪碾擠壓法（德國）、）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）和雙螺旋擠壓法（日本）、阻流擠壓法（中國）和對輥擠壓法（中國）等。在人工鈉化過程中，除對輥擠壓法（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，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。加速離子交換過程。改型工藝：改型工藝：（1）一般的

14、濕法改型工藝 一般的濕法改型工藝為: （3）膨潤土的提純、活化與鈉化改型的聯(lián)合處理工藝膨潤土的改型膨潤土的改型-人工鋰化人工鋰化 鋰基膨潤土能夠在有機溶劑中成膠，代替鋰基膨潤土能夠在有機溶劑中成膠，代替有機膨潤土。鋰基膨潤土在水中、低級醇有機膨潤土。鋰基膨潤土在水中、低級醇及低級酮中有優(yōu)良的膨脹性、增稠性和懸及低級酮中有優(yōu)良的膨脹性、增稠性和懸浮性，因而被廣泛用于建筑涂料，乳膠漆，浮性，因而被廣泛用于建筑涂料，乳膠漆，鑄造涂料等產(chǎn)品中取代各種有機纖維素懸鑄造涂料等產(chǎn)品中取代各種有機纖維素懸浮劑。浮劑。 我國目前生產(chǎn)的鋰基膨潤土主要用作鑄造我國目前生產(chǎn)的鋰基膨潤土主要用作鑄造耐火涂料的懸浮劑。然

15、而，天然鋰基膨潤耐火涂料的懸浮劑。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。膨潤土的主要方法之一。人工鋰化是用鋰離子置換蒙脫石層間可交換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，等陽離子，將鈣基膨潤土改型為鋰基膨潤土。其反應(yīng)機理為：將鈣基膨潤土改型為鋰基膨潤土。其反應(yīng)機理為： Ca（Mg）-膨潤土膨潤土+Li2CO3 Li-膨潤土膨潤土+Ca（或（或Mg）CO3 Ca（Mg）-膨潤土膨潤土+LiCl Li-膨潤土膨潤土+Ca（或（或Mg）Cl2 一般用一般用Li2CO3進行改型。進行改型。制備工藝：制

16、備工藝： 提純膨潤土加水制成膏漿提純膨潤土加水制成膏漿 加酸活化加酸活化 加改型劑（碳酸鋰溶加改型劑（碳酸鋰溶液）液） 混碾混碾陳化陳化 過濾過濾 干燥（溫度小于干燥（溫度小于120）粉磨包粉磨包裝。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。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。過一定值后，膨脹值不再增加。

17、（5）鋰基膨潤土制備工藝如圖所示。4.活性白土的制備（活化）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，分子式為為H2Al2（SiO3）4H2O，是一種具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積，是一種具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大的多孔型白色大的多孔型白色-灰白色粉末，具有強的吸附性?；野咨勰哂袕姷奈叫浴?酸化反應(yīng)，實際上是一個酸化反應(yīng)，實際上是一個溶解雜質(zhì)溶解雜質(zhì)，離子交換以及部分，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

18、脫石含量；溶解的雜質(zhì)礦物溶解后，提高了原料中的蒙脫石含量； 小半徑高活性的小半徑高活性的H+取代蒙脫石層間可交換陽離子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，等，改變蒙脫石礦物晶體的表面積電位，增加其吸附特性；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，強酸將蒙脫石在不改變蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)骨架的情況下，強酸將蒙脫石八面體層邊緣的部分八面體層邊緣的部分Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，以及四面，以及四面體層中邊緣部分的體層中邊緣部分的Si4+溶出，使蒙脫石晶格溶出，使蒙脫石晶格“松散松散”，晶，晶體層兩端孔道增大，增加其比表面積

19、，可從原土的體層兩端孔道增大，增加其比表面積，可從原土的80m2/g增至增至200-400m2/g。因此經(jīng)酸化處理的膨潤土具有。因此經(jīng)酸化處理的膨潤土具有強的化學活性和吸附性。強的化學活性和吸附性。 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，使用活化膨

20、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，可作為催化劑載體。 活性膨潤土具有乳化作用、親和炭粒以及去污效力強，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。制備（活化）工藝制備（活化）工藝目前，國內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有目前，國內(nèi)外生產(chǎn)活性白土的工藝有3種：濕法、種：濕法、干法和半濕（半干）法。干法和半濕（半干）法。 （1）濕法）濕法 濕法活性白土生產(chǎn)工藝流程見下頁圖。濕法活性白土生產(chǎn)工藝流程見下頁圖。 工

21、藝條件：工藝條件： 原礦準備。將膨潤土（一般為鈣基）干燥原礦準備。將膨潤土（一般為鈣基）干燥至水分小于至水分小于15%，去除夾石，粉碎至，去除夾石，粉碎至147-74m，已經(jīng)風化的膨潤土不必粉碎，如含砂量大，除去已經(jīng)風化的膨潤土不必粉碎，如含砂量大，除去砂粒。砂粒。 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) +- 酸化。通常用鹽酸或硫酸活化，也可用有酸化。通常用鹽酸或硫酸活化，也可用有機酸。對于含方解石的膨潤土，最好用鹽酸活機酸。對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、礦化

22、。影響活化效果的主要因素是酸的用量、礦漿濃度、活化時間、溫度和攪拌等。酸用量一漿濃度、活化時間、溫度和攪拌等。酸用量一般為般為10%-20%，12-15kg/t礦，水土比（礦，水土比（3-4）：）：1，活化溫度，活化溫度50-100，時間，時間2-8h；活化時需不；活化時需不斷攪拌。斷攪拌。 洗滌（水洗）。活化完畢，多次水洗至中洗滌（水洗）?；罨戤?，多次水洗至中性（性（pH4-5）。由于膨潤土粒度細，不易沉降，）。由于膨潤土粒度細，不易沉降，可加入適量高效絮凝劑?？杉尤脒m量高效絮凝劑。 過濾。采用壓濾或真空吸濾工藝。過濾。采用壓濾或真空吸濾工藝。 干燥。產(chǎn)品水分干燥。產(chǎn)品水分95%。7. 膨

23、潤土防水毯膨潤土防水毯 近年來，隨著建筑設(shè)施不斷向高、深兩個方向擴近年來，隨著建筑設(shè)施不斷向高、深兩個方向擴展，地下建筑，如：地鐵、地下油庫、地下隧道展，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)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。主要影響因素之一。 20 世紀世紀60 年代，美國、加拿大、日本和韓國等年代，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，于上世紀經(jīng)改進，于上世紀9

24、0 年代末開發(fā)出防水功能強大年代末開發(fā)出防水功能強大且便于施工的膨潤土防水毯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目前，我國多條地鐵線均采用GCL 作防水材料。作防水材料。 GCL 之所以有很好的防水性主要是依靠毯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，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)阻水層隔絕水并形成滲透率極低的膠凝質(zhì)阻水層隔絕水介質(zhì)的擴散，達到阻隔水的目的介質(zhì)的擴散，達到阻隔水的目的(見圖見圖)。 JG/T 193鈉基膨潤土防水毯鈉基膨潤土防水毯標準中按生產(chǎn)工

25、標準中按生產(chǎn)工藝將膨潤土防水毯分為三種藝將膨潤土防水毯分為三種: 針刺法膨潤土防水毯針刺法膨潤土防水毯(GCL- NP) 、針刺覆膜、針刺覆膜法膨潤土防水毯法膨潤土防水毯(GCL- OF) 和膠粘法膨潤土防水和膠粘法膨潤土防水毯毯(GCL- AH) 。 針刺法針刺法鈉基膨潤土防水毯鈉基膨潤土防水毯, 是由兩層土工布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包裹鈉基膨潤土顆粒針刺而成的毯狀材料; 針刺覆膜法針刺覆膜法鈉基膨潤土防水毯鈉基膨潤土防水毯, 是在針刺法是在針刺法鈉基膨潤土防水毯的非織造土工布外表面上復(fù)合鈉基膨潤土防水毯的非織造土工布外表面上復(fù)合一層高密度聚乙烯薄膜制成的一層高密

26、度聚乙烯薄膜制成的; 膠粘法膠粘法鈉基膨潤土防水毯鈉基膨潤土防水毯, 是用膠粘劑把膨是用膠粘劑把膨潤土顆粒粘結(jié)到高密度聚乙烯板上潤土顆粒粘結(jié)到高密度聚乙烯板上, 壓縮生產(chǎn)而壓縮生產(chǎn)而成的一種鈉基膨潤土防水毯。成的一種鈉基膨潤土防水毯。 目前市售的膨潤土防水毯目前市售的膨潤土防水毯, 產(chǎn)品規(guī)格以長度、產(chǎn)品規(guī)格以長度、寬度或膨潤土防水毯單位面積質(zhì)量區(qū)分。寬度或膨潤土防水毯單位面積質(zhì)量區(qū)分。按照幅寬一般分為按照幅寬一般分為4.0 m、5.0 m、5.85 m 等幾種規(guī)格等幾種規(guī)格, 長度從長度從20m 到到60 m 不等不等, 還還可以根據(jù)設(shè)計要求生產(chǎn)可以根據(jù)設(shè)計要求生產(chǎn); 按照膨潤土防水毯按照膨潤

27、土防水毯單位面積質(zhì)量一般分為單位面積質(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)等幾種規(guī)格。格。8.醫(yī)藥用蒙脫石醫(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子交換能力和吸水膨脹能力。蒙脫石藥理研究表明,它對它對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪大腸桿菌、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狀病毒以及膽鹽都有較好的吸附作用;對細菌毒素有固定對細菌毒素有固定作用作用;蒙脫

28、石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白蒙脫石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白(CS31 A)的致病性帶電病原菌的致病性帶電病原菌,對表面不帶對表面不帶CS31 A 的正常菌群無固的正常菌群無固定清除作用。因此定清除作用。因此,蒙脫石在醫(yī)藥上得到廣泛應(yīng)用。蒙脫石在醫(yī)藥上得到廣泛應(yīng)用。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：蒙脫石原料藥蒙脫石原料藥；蒙脫石用于藥物合成蒙脫石用于藥物合成；蒙脫石；蒙脫石作為作為藥用輔料藥用輔料。 國內(nèi)蒙皂石具體醫(yī)用標準尚未有明確規(guī)定，醫(yī)用蒙皂石現(xiàn)國內(nèi)蒙皂石具體醫(yī)用標準尚未有明確規(guī)定，醫(yī)用蒙皂石現(xiàn)一般要求：蒙脫石含量一般要求：蒙脫石含量95%以上，重金屬以上，重金屬(Heavy metals，

29、以鉛計以鉛計)10106、砷、砷106、汞、汞1 0 6 ，白度根據(jù)，白度根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域各有不同，微生物限量。應(yīng)用領(lǐng)域各有不同，微生物限量。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-原料藥原料藥 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石散劑,由法國益普生公司研制并進口到中國由法國益普生公司研制并進口到中國,商品商品名為思密達名為思密達( Smecta) 。蒙脫石在菌液中濃度達。蒙脫石在菌液中濃度達5%時時,對細菌的吸附率幾乎達對細菌的吸附率幾乎達100%。此后蒙脫石散劑。此后蒙脫石散劑的仿制藥必奇、肯特令等在中國陸續(xù)上市的仿制藥必奇、肯特令等在中國陸續(xù)上市

30、,新劑型蒙新劑型蒙脫石分散片于脫石分散片于2005年由國家食品藥品監(jiān)督管理局年由國家食品藥品監(jiān)督管理局(以下簡稱以下簡稱SFDA)批準上市批準上市,商品名為賽立邁。目前商品名為賽立邁。目前, SFDA已經(jīng)發(fā)布了蒙脫石、蒙脫石散劑國家藥品標已經(jīng)發(fā)布了蒙脫石、蒙脫石散劑國家藥品標準以及蒙脫石分散片國家新藥標準。準以及蒙脫石分散片國家新藥標準。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-藥物合成藥物合成 蒙脫石可用于純化青霉素?；?。蒙脫石可用于純化青霉素?；?。 將殼聚糖與蒙脫石相結(jié)合將殼聚糖與蒙脫石相結(jié)合,制備成一種復(fù)合吸附劑制備成一種復(fù)合吸附劑,對中藥提取液中鞣酸的脫除有很好的效果。對中藥提取液中鞣酸的脫除有很

31、好的效果。 蒙脫石用于精制甘草浸膏蒙脫石用于精制甘草浸膏,用用5% 7%的蒙脫石加的蒙脫石加于甘草流浸膏中于甘草流浸膏中,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH = 9.3,將混合物加熱到將混合物加熱到95,保持保持45min,過濾過濾,制成的甘草浸膏中甘草酸的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含量比未經(jīng)蒙脫石處理者約提高10%,且?guī)缀鯚o沉淀。且?guī)缀鯚o沉淀。醫(yī)藥用蒙脫石醫(yī)藥用蒙脫石-藥用輔料藥用輔料 蒙脫石蒙脫石7085份份,表面活性劑表面活性劑15份份,消毒劑消毒劑0.21份份,研磨料研磨料1225份份,可制得醫(yī)院及家庭使用的消毒可制得醫(yī)院及家庭使用的消毒用糊劑。用糊劑。 蒙脫石與微晶纖維素和玉米淀

32、粉等作崩解劑制成的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甲狀腺素速崩片和咀嚼片,特別易于病人吞咽特別易于病人吞咽,在數(shù)在數(shù)秒鐘內(nèi)就可迅速崩解為精細的顆粒秒鐘內(nèi)就可迅速崩解為精細的顆粒,非常適宜人體消非常適宜人體消化道對甲狀腺素的吸收。化道對甲狀腺素的吸收。 用溶劑蒸發(fā)技術(shù)制備微囊時用溶劑蒸發(fā)技術(shù)制備微囊時,加入蒙脫石可防止膠凝加入蒙脫石可防止膠凝及凝聚。及凝聚。 蒙脫石來源于天然膨潤土礦蒙脫石來源于天然膨潤土礦,只有純化的蒙脫石才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)蒙脫石原料藥一能在醫(yī)藥中得到應(yīng)用。現(xiàn)在生產(chǎn)蒙脫石原料藥一般需要經(jīng)過選礦、開采、運輸、預(yù)處理、

33、提純、般需要經(jīng)過選礦、開采、運輸、預(yù)處理、提純、精制、滅菌等復(fù)雜的工藝過程精制、滅菌等復(fù)雜的工藝過程,生產(chǎn)線設(shè)備又必須生產(chǎn)線設(shè)備又必須通過通過GMP認證認證,所跨的行業(yè)多所跨的行業(yè)多,投資大投資大,影響因素多影響因素多,所以由制藥企業(yè)獨立建立一條從開采原礦到生產(chǎn)所以由制藥企業(yè)獨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。原料藥的完整生產(chǎn)線并不具備什么優(yōu)勢。 制藥企業(yè)和專業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合制藥企業(yè)和專業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合,形成專形成專業(yè)互補業(yè)互補,即由生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)蒙脫石原料藥的基礎(chǔ)原即由生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)蒙脫石原料藥的基礎(chǔ)原料并供應(yīng)給制藥企業(yè)料并供應(yīng)給制藥企業(yè),充分發(fā)揮礦山、規(guī)

34、模和加工充分發(fā)揮礦山、規(guī)模和加工提純技術(shù)優(yōu)勢提純技術(shù)優(yōu)勢,提高設(shè)備利用率提高設(shè)備利用率,降低綜合成本降低綜合成本;由由制藥企業(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,縮短了工藝流程縮短了工藝流程,充分發(fā)揮充分發(fā)揮GMP生產(chǎn)線的優(yōu)勢生產(chǎn)線的優(yōu)勢,既既可保證醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量又能增加產(chǎn)能?？杀ＷC醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量又能增加產(chǎn)能。9.膨潤土膨潤土-有機復(fù)合吸水材料有機復(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、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)的一種材料干燥后吸水能力又能恢復(fù)的一種材料,高性能吸水材料

35、的開發(fā)和應(yīng)用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。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)水等作用水節(jié)水等作用 ,因此因此,吸水材料已經(jīng)被認為是繼化肥、農(nóng)藥、薄膜之后吸水材料已經(jīng)被認為是繼化肥、農(nóng)藥、薄膜之后的第四大農(nóng)用化學品的第四大農(nóng)用化學品,吸水材料在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用最有意義、市場前吸水材料在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用最有意義、市場前景最大。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

36、有著廣泛的應(yīng)用。方面也有著廣泛的應(yīng)用。2005 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了農(nóng)林保水劑農(nóng)林保水劑(NY88622004) 標準標準,該標準為該標準為中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準,其中主要的技術(shù)指標為其中主要的技術(shù)指標為:吸水吸水(去離子水去離子水) 倍率倍率100700g/g ,吸吸0. 9 %NaCl 倍率倍率30g/ g。 吸水材料主要有機高分子型吸水材料、粘土礦物型吸水材料主要有機高分子型吸水材料、粘土礦物型吸水材料及礦物吸水材料及礦物-有機復(fù)合型吸水材料等類型。粘土有機復(fù)合型吸水材料等類型。粘土礦物礦物-有機復(fù)合型吸水材料是在高分子吸水材料與粘有機復(fù)合型吸水材料

37、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)合吸水材料土型吸水材料的基礎(chǔ)上制成的一種復(fù)合吸水材料,它它結(jié)合了高分子吸水材料與礦物型吸水材料的優(yōu)點結(jié)合了高分子吸水材料與礦物型吸水材料的優(yōu)點,吸吸水量大、成本降低。水量大、成本降低。 膨潤土是我國的優(yōu)勢粘土礦物。采用膨潤土與有機膨潤土是我國的優(yōu)勢粘土礦物。采用膨潤土與有機單體聚合研制吸水材料正方興未艾。單體聚合研制吸水材料正方興未艾。制備工藝：制備工藝： 將膨潤土浸泡于將膨潤土浸泡于10 %NaOH 溶液中溶液中12h ;將丙烯將丙烯酸與酸與NaOH 浸泡處理的膨潤土及交聯(lián)劑浸泡處理的膨潤土及交聯(lián)劑N-N 雙丙雙丙烯酰胺和水混合烯酰胺和水

38、混合,膨潤土的用量為有機單體丙烯酸膨潤土的用量為有機單體丙烯酸質(zhì)量的質(zhì)量的2 倍倍,丙烯酸與丙烯酸與NaOH 的中和度取的中和度取80 % ,交交聯(lián)劑聯(lián)劑N-N 雙丙烯酰胺為有機單體質(zhì)量的雙丙烯酰胺為有機單體質(zhì)量的0. 02 % ,混合后在高能球磨機中球磨混合后在高能球磨機中球磨2h ,然后加入有機單然后加入有機單體丙烯酸質(zhì)量體丙烯酸質(zhì)量2 %的引發(fā)劑過硫酸銨的引發(fā)劑過硫酸銨,在在60 水浴水浴中加熱中加熱0. 5h ,使有機單體在膨潤土結(jié)構(gòu)層間聚合使有機單體在膨潤土結(jié)構(gòu)層間聚合,最后在最后在70 真空干燥箱內(nèi)干燥、粉碎真空干燥箱內(nèi)干燥、粉碎,制得吸水制得吸水材料。材料。 膨潤土吸水材料的吸水

39、倍率達到膨潤土吸水材料的吸水倍率達到354g/ g ,吸吸0. 9 %NaCl 達到達到42. 5g/ g ,完全達到國家標準要求。完全達到國家標準要求。10. 蒙脫石層間化合物材料的制備蒙脫石層間化合物材料的制備(1)蒙脫石層間有機化合物蒙脫石層間有機化合物 概述概述 蒙脫石層間有機化合物是有機分子、離子或其聚合蒙脫石層間有機化合物是有機分子、離子或其聚合物以共價鍵、離子鍵、氫鍵、偶極以及物以共價鍵、離子鍵、氫鍵、偶極以及van der Waals力等形式在蒙脫石層間結(jié)合而成的有機復(fù)合物。人們力等形式在蒙脫石層間結(jié)合而成的有機復(fù)合物。人們常稱之為有機膨潤土（蒙脫石）或有機柱撐蒙脫石等。常稱之

40、為有機膨潤土（蒙脫石）或有機柱撐蒙脫石等。 蒙脫石層間有機化合物在各類有機溶劑、油類、蒙脫石層間有機化合物在各類有機溶劑、油類、液體樹脂中形成凝膠，具有良好的增稠性、觸變性、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、疏水性懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤滑性、成膜性、疏水性及化學穩(wěn)定性，在涂料、航空、冶金、化纖、石油、及化學穩(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。理等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 胺與蒙脫石的反應(yīng)機制，一般認為，胺與蒙脫石的反應(yīng)機

41、制，一般認為，胺可以置換層間可交換性位置的無機陽胺可以置換層間可交換性位置的無機陽離子而位于層間，柱撐蒙脫石層使層間離子而位于層間，柱撐蒙脫石層使層間距增大。胺的碳鏈長度通常大于距增大。胺的碳鏈長度通常大于12或或18以上，它與蒙脫石晶層間的以上，它與蒙脫石晶層間的Na+按下式實按下式實現(xiàn)離子交換反應(yīng)：現(xiàn)離子交換反應(yīng)：Na+蒙脫石蒙脫石NHnR4-nCl = NHnR4-n蒙脫石蒙脫石NaCl其中：其中：R有機基團；有機基團；n1-4。制備制備 制備蒙脫石層間有機化合物的原料一般為鈉質(zhì)制備蒙脫石層間有機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。常蒙脫石，鈣質(zhì)蒙脫石通過改性后也

42、可使用。常見的生產(chǎn)工藝有見的生產(chǎn)工藝有干法、濕法和預(yù)凝膠法干法、濕法和預(yù)凝膠法三類。三類。 干法：干法： 是將蒙脫石與適量的季銨鹽陽離子表面活性是將蒙脫石與適量的季銨鹽陽離子表面活性劑（占膨潤土重量的劑（占膨潤土重量的15%55%）充分混合）充分混合（專門的加熱混合器），在無水（或含水量（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）和高于季銨鹽陽離子表面活性劑熔點的溫度下反應(yīng)熔點的溫度下反應(yīng)530 min，待反應(yīng)完成后，待反應(yīng)完成后，經(jīng)研磨、過篩，制得有機膨潤土產(chǎn)品。經(jīng)研磨、過篩，制得有機膨潤土產(chǎn)品。 濕法：濕法： 是以水為分散介質(zhì)，將蒙脫石制成漿是以水為

43、分散介質(zhì)，將蒙脫石制成漿液，分選提純、改型和活化后，與季銨液，分選提純、改型和活化后，與季銨鹽陽離子進行交換反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過濾、鹽陽離子進行交換反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥、磨粉過篩得到，蒙脫石的有機反干燥、磨粉過篩得到，蒙脫石的有機反應(yīng)要在加熱攪拌條件下進行，溫度為應(yīng)要在加熱攪拌條件下進行，溫度為6080，控制漿液，控制漿液pH值為弱堿性，值為弱堿性，反應(yīng)時間應(yīng)大于反應(yīng)時間應(yīng)大于1 h，生產(chǎn)中常達，生產(chǎn)中常達24 h。 預(yù)凝膠法：預(yù)凝膠法： 類似濕法，是將膨潤土提純、改型類似濕法，是將膨潤土提純、改型后，在有機反應(yīng)中（有機覆蓋過程中）后，在有機反應(yīng)中（有機覆蓋過程中）加入疏水有機溶劑（如礦物油），把

44、疏加入疏水有機溶劑（如礦物油），把疏水的蒙脫石復(fù)合物萃取進入有機油，分水的蒙脫石復(fù)合物萃取進入有機油，分離出水相，再蒸發(fā)除去殘留水分，直接離出水相，再蒸發(fā)除去殘留水分，直接制成蒙脫石層間有機化合物預(yù)凝膠。制成蒙脫石層間有機化合物預(yù)凝膠。 微波合成：微波合成： 將有機覆蓋過程引入微波場中，其將有機覆蓋過程引入微波場中，其它過程類似于濕法或干法制備有機膨潤它過程類似于濕法或干法制備有機膨潤土。比較常規(guī)法制備工藝，微波法合成土。比較常規(guī)法制備工藝，微波法合成時間短，懸浮液濃度高，無需另外合成時間短，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插層劑，因此微波法制備蒙脫石層間化合物效率

45、高，單位處理能力大，是一種合物效率高，單位處理能力大，是一種節(jié)能增效的清潔技術(shù)。節(jié)能增效的清潔技術(shù)。影響蒙脫石層間有機化合物質(zhì)量的因素：影響蒙脫石層間有機化合物質(zhì)量的因素： 影響蒙脫石層間有機化合物質(zhì)量的因素較多，其中影響蒙脫石層間有機化合物質(zhì)量的因素較多，其中主要因素為主要因素為蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)、有機物種類的選擇有機物種類的選擇和和制備的工藝制備的工藝等。等。 制備時總的原則是要保證蒙脫石礦物具有較高的純制備時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，同時蒙脫石礦物要具有高的度并充分的鈉化改型，同時蒙脫石礦物要具有高的水化能、陽離子交換容量（水化能、陽離子交換

46、容量（CEC）和反應(yīng)活性；）和反應(yīng)活性； 有機物的選擇要考慮其與蒙脫石層間可交換性陽離有機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，以及在有機溶劑中能充子有較大的吸附交換能力，以及在有機溶劑中能充分溶脹的大分子結(jié)構(gòu)。分溶脹的大分子結(jié)構(gòu)。 原料的選擇：原料的選擇： 層電荷低，層間結(jié)合力相對較小，層間集合體易層電荷低，層間結(jié)合力相對較小，層間集合體易于拆散，有序度低的膨潤土適宜制備有機膨潤土。如于拆散，有序度低的膨潤土適宜制備有機膨潤土。如美國懷俄明膨潤土、漢克托石具有上述結(jié)構(gòu)；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，如相反，層電荷

47、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)合力相對較強，片集合體切托型蒙脫石，由于層間結(jié)合力相對較強，片集合體大，斷鍵少，不易分散形成凝膠體。為此，這類高層大，斷鍵少，不易分散形成凝膠體。為此，這類高層電荷的蒙脫石不適于制備蒙脫石層間有機化合物。電荷的蒙脫石不適于制備蒙脫石層間有機化合物。 介于低層電荷（單位半晶胞電荷介于低層電荷（單位半晶胞電荷0.250.35）蒙脫）蒙脫石和高層電荷（單位半晶胞電荷石和高層電荷（單位半晶胞電荷0.45）蒙脫石之間的）蒙脫石之間的過渡型蒙脫石（單位半晶胞電荷過渡型蒙脫石（單位半晶胞電荷0.360.45），選用），選用適當?shù)挠袡C插層覆蓋劑和制備工藝

48、，也可制成質(zhì)量較適當?shù)挠袡C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化合物。好的蒙脫石層間有機化合物。 有機覆蓋劑的選擇：有機覆蓋劑的選擇： 實際制備中，一般選用實際制備中，一般選用C16以上鏈的烷基銨鹽，較以上鏈的烷基銨鹽，較少單獨使用單少單獨使用單C12鏈的烷基銨鹽（但它可與高碳數(shù)長鏈鏈的烷基銨鹽（但它可與高碳數(shù)長鏈烷基配合使用）。烷基配合使用）。 國外常用的季銨鹽有：雙十八銨鹽，如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二甲基雙十八烷基芐基氯化銨C18H37N（CH3）2C6H5CH2+Cl-；OT-三甲基

49、十八烷三甲基十八烷基氯化銨基氯化銨C18H37N（CH3）+Cl-；R2N（CH3）2+Cl-，R為為12，14，16，18烷基，其中以雙十八銨鹽的性能烷基，其中以雙十八銨鹽的性能最佳。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化銨和三甲基十八烷基氯化銨等18個碳原子類胺化物。個碳原子類胺化物。 混合使用兩個以上覆蓋劑，在某些性能和用途方面較混合使用兩個以上覆蓋劑，在某些性能和用途方面較單一覆蓋劑的效果要好。單一覆蓋劑的效果要好。工藝的確定：工藝的確定： 通常條件下，制備蒙脫石層間有機化合物的蒙脫石礦物純度通

50、常條件下，制備蒙脫石層間有機化合物的蒙脫石礦物純度最好在最好在90%以上。以上。 原料一般需預(yù)先提純。原料一般需預(yù)先提純。 有機插層覆蓋劑的最佳覆蓋量一般出現(xiàn)等摩爾覆蓋狀態(tài)或稍有機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)的多一些。覆蓋環(huán)境主要指介質(zhì)的pH值、共存的其它化學物質(zhì)以及值、共存的其它化學物質(zhì)以及溫度、反應(yīng)時間等因素。有機離子在層間的交換反應(yīng)一般比較快，溫度、反應(yīng)時間等因素。有機離子在層間的交換反應(yīng)一般比較快，其交換反應(yīng)速度決定于有機插層覆蓋劑在介質(zhì)中的溶解度，介質(zhì)其交換反應(yīng)速度決定于有機插層覆蓋劑在介質(zhì)中的溶解度，介質(zhì)中溶解性比較好的有機插層覆蓋劑在

51、常溫反應(yīng)中溶解性比較好的有機插層覆蓋劑在常溫反應(yīng)2 h左右即可；介左右即可；介質(zhì)中溶解度低的有機插層覆蓋劑需要在加熱條件反應(yīng)，并延長反質(zhì)中溶解度低的有機插層覆蓋劑需要在加熱條件反應(yīng)，并延長反應(yīng)時間。蒙脫石層間有機化合物的干燥溫度一般應(yīng)控制在應(yīng)時間。蒙脫石層間有機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，有機插層覆蓋劑將逐步分解。因此，蒙脫石層間有機化，有機插層覆蓋劑將逐步分解。因此，蒙脫石層間有機化合物在干燥后其層間一般仍保持合物在干燥后其層間一般仍保持1%3%的含水量。的含水量。

52、具體的工藝需通過實驗來確定。具體的工藝需通過實驗來確定。 形成機理形成機理 朱建喜等人94借助XRD研究了HDTMA柱撐蒙脫石層間域內(nèi)有機離子團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：單層平臥、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。(2)蒙脫石層間無機化合物蒙脫石層間無機化合物 概述：

53、概述： 蒙脫石層間無機化合物是利用蒙脫石的層狀結(jié)蒙脫石層間無機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，將一些無機構(gòu)的可膨脹性、陽離子的可交換性能，將一些無機陽離子插入其層間，把蒙脫石的層與層撐開而形成陽離子插入其層間，把蒙脫石的層與層撐開而形成的化合物。產(chǎn)物若再經(jīng)進一步煅燒加熱，層間插層的化合物。產(chǎn)物若再經(jīng)進一步煅燒加熱，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，形劑則脫水和脫羥基，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氧化物柱體，形成二維的微孔材料，此時可稱之為層柱或柱撐粘土成二維的微孔材料，此時可稱之為層柱或柱撐粘土或柱撐蒙脫石（或柱撐蒙脫石（Pillared Interlayer Cl

54、ay/Montmorillonite） 采用的無機陽離子插層劑一般是其聚合羥采用的無機陽離子插層劑一般是其聚合羥基多核陽離子形式，它包括基多核陽離子形式，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體積和較高電荷的Al和和Zr，其聚合羥基陽離子，其聚合羥基陽離子形式分別表示為：形式分別表示為：Al13O4(OH)24(H2O)127+ (Al13 Keggin 離子離子)和和Zr4(OH)14(H2O)102+。聚。聚合羥基多核金屬陽離子可由水合金屬離子在一合羥基

55、多核金屬陽離子可由水合金屬離子在一定的定的OH/M摩爾比條件下，經(jīng)水解形成：摩爾比條件下，經(jīng)水解形成： Mn+ + OH + H2O = Mx(OH)y(H2O)zm+ + H+制備制備 制備工藝：制備工藝： 原料原料 浸泡浸泡 提純提純 改型改型 交聯(lián)洗滌交聯(lián)洗滌 干燥干燥 焙燒焙燒 成品成品 影響因素：影響因素： 蒙脫石層間無機化合物的制備受到許多因素蒙脫石層間無機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)換成氧化物子的聚合程度及

56、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。層間的作用等。一般認為，成功制備蒙脫石層間無機化合物要求：一般認為，成功制備蒙脫石層間無機化合物要求： （1）良好的基質(zhì)。鈉質(zhì)蒙脫石具有較強的可膨脹性和陽離子交換）良好的基質(zhì)。鈉質(zhì)蒙脫石具有較強的可膨脹性和陽離子交換性能，是制備蒙脫石層間無機化合物的理想基質(zhì)；性能，是制備蒙脫石層間無機化合物的理想基質(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）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)溫因素較多，其

57、中包括金屬離子濃度、酸堿性或水解程度、反應(yīng)溫度、老化溫度和時間、反離子的類型以及制備方法等；度、老化溫度和時間、反離子的類型以及制備方法等； （3）懸浮液礦漿濃度要適宜。相對稀的懸浮液濃度可提高蒙脫石）懸浮液礦漿濃度要適宜。相對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；聚成膠體而影響制備效果； （4）洗滌。）洗滌。 洗滌能夠降低懸浮液的離子強度和提高其洗滌能夠降低懸浮液的離子強度和提高其pH值，從值，從而導(dǎo)致蒙脫石充分膨脹，有利于聚合羥基而導(dǎo)致蒙脫石充分膨脹，有利于聚合羥基A

58、l離子進入蒙脫石晶層離子進入蒙脫石晶層間。間。蒙脫石層間無機化合物形成過程示意圖(3)蒙脫石層間無機蒙脫石層間無機-有機化合物有機化合物 制備制備 蒙脫石層間無機蒙脫石層間無機-有機化合物的制備方法一般是有機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，再用先用聚合羥基陽離子取代蒙脫石層間陽離子，再用有機物進行覆蓋處理或在聚合羥基陽離子插層劑中有機物進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物形成無機首先加入一定量的有機物形成無機-有機絡(luò)合物，再有機絡(luò)合物，再與蒙脫石作用，最后過濾、干燥即得產(chǎn)品。與蒙脫石作用，最后過濾、干燥即得產(chǎn)品。形成機理形成機理(4) 蒙脫

59、石層間化合物材料的應(yīng)用蒙脫石層間化合物材料的應(yīng)用 催化劑及催化劑載體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化合物經(jīng)煅燒蒙脫石層間化合物，尤其是蒙脫石層間無機化合物經(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)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；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

60、金屬離子并可改變其氧化作用的催化過程中能夠容納轉(zhuǎn)換的金屬離子并可改變其氧化態(tài)而作為催化劑的載體。態(tài)而作為催化劑的載體。 1979年，年，Vaughan等首次用無機聚合陽離子制備層柱粘等首次用無機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)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?；饔玫确矫?。 環(huán)保材料環(huán)保材料 蒙脫石層間化合物的比表面積大、有機基團的可變蒙脫石層間化合物的比表面積大、有機基團的可變性以及親水特性的顯著降低，使其作為吸附劑在