硅酸鹽類礦物環(huán)境材料English8綜述

2.Modifiedmontmorillonite

蒙脫石的改性Modificationisoneofthemainmodeofthedeepprocessingofnon-metallicminerals.Itisgenerallybelievedthatthevariousphysicalandchemicalmethodsthatcanchangethetypeofionexchange,Changemineralstructureandimprovethephysicalandchemicalpropertiescanbecalldnon-metallicmineralsmodification.Manytechniquescanbesummedupincludingthefollowingthreetypes:改性是非金屬礦物深加工的主要方式之一，一般認(rèn)為，凡是能夠改變非金屬礦物的離子交換種類．改變礦物結(jié)構(gòu)，提高礦物物化性能的各種物理化學(xué)方法均稱為非金屬礦物改性。目前對非金屬礦物改性的技術(shù)方法很多，歸納起來，主要包括如下三種方法：（1）Chemicalmodification化學(xué)改性．通過訊加化學(xué)處理劑，使礦物和添加劑發(fā)生化學(xué)作用，改變或改善礦物的物化性能，如鈣質(zhì)膨潤土通過添加碳酸鈉進(jìn)行改性，生產(chǎn)鈉質(zhì)膨潤土的方法，就是鈉離子和鈣離子進(jìn)行離子交換．改變了礦物雙電居的結(jié)構(gòu)，提高了礦物水化性能；（2）SurfaceTreatment表面處理，通過添加柯機(jī)處理劑。改善礦物表面化學(xué)、物理或機(jī)械性能，如增效膨潤土?xí)r使用聚丙烯酞胺，利用高分子聚合物長鉛41不同基團(tuán)的作用、形成一個一端吸附膨潤土顆粒，一端溶于水的長夠，而鏈與鏈之間形成橋職作用；（3）HeatTreatment熱處理，通道加熱的方法，使礦物的物理或化學(xué)性能得到改善或改變。天然膨潤土的主要成分是蒙脫石，是由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成2：1型層狀硅酸鹽礦物。（一）膨潤土鈉化我國膨潤土資源豐富，但絕大多數(shù)為鈣基膨潤土，其性能差于鈉基膨潤土，對鈣基膨潤土的鈉化改型對拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的實(shí)踐意義評價指標(biāo)（1）膨脹容：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。（2）膠質(zhì)價：膨潤土與水按比例混合后，加適量氧化鎂，使其凝聚形成的凝膠體的體積，稱為膠質(zhì)價。以15克樣形成的凝膠體積的毫升數(shù)表示。膠質(zhì)價顯示試樣顆粒分散與水化程度，是分散性、親水性和膨脹性的綜合表現(xiàn)，它的大小與膨潤土礦的屬型和蒙脫石含量密切相關(guān)，鈉基比鈣基、酸性膨潤土的膠質(zhì)價高，同一屬型的膨潤土，含蒙脫石愈多，膠質(zhì)價愈高。所以，膠質(zhì)價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。

（二）酸化膨潤土酸化機(jī)理：經(jīng)酸化改性后的膨潤土能將其結(jié)構(gòu)端面的Mg2+、Al3+、Fe3＋溶出，形成不完整的具有空穴的蒙脫石顆粒，表面產(chǎn)生大量的Si一0H、Al一OH基。經(jīng)酸化改性后的膨潤土較之未改性的原膨潤土的活性和比表面積等特性有很大的提高，這就提高了其捕獲對立物的活性。所以具有較高的脫色力。經(jīng)酸化改性后的膨潤土，可去除分布于膨潤土的主要礦物(蒙脫石)通道中的雜質(zhì)，如混雜其中的有機(jī)物，使孔道得以疏松，有利于吸附物質(zhì)分子的擴(kuò)散，這樣可以很大程度上提高其吸附特性。例如：用作食用油脫色脫脂由于膨潤土具有很強(qiáng)的吸附性，經(jīng)酸化的活性膨潤土廣泛用于各種動、植物油的脫色去脂，性能優(yōu)良，無毒，是精煉食用油的最佳脫色劑。（三）柱撐膨潤土柱撐膨潤土，是利用膨潤土層狀結(jié)構(gòu)的可膨脹性和陽離子交換性能，用帶正電荷的柱撐劑(無機(jī)陽離子、有機(jī)分子、有機(jī)離子或聚合物)代替膨潤土層間可交換的陽離子，將其2:1單元層橋聯(lián)并撐開，形成一種二維通道(2:1單元層為“板”，柱撐劑為“柱”)的“層柱”狀結(jié)構(gòu)的礦物。柱撐膨潤土具有獨(dú)特的極性、孔徑分布和較高的比表面積及熱穩(wěn)定性，因而是一種潛在的吸附環(huán)境污染物的材料，可作為一種新型的環(huán)保材料用于吸附廢水中的有毒、有害污染組分。（1）無機(jī)層間化合物A柱撐離子（柱化劑）－聚合羥基金屬陽離子[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+

蒙脫石無機(jī)層間化合物對廢水中Cr6＋的吸附行為研究吸附作用按吸附結(jié)合力的不同常分為三類：物理吸附：如果吸附劑與吸附質(zhì)之間是靠范德華力結(jié)合在一起，則稱這種吸附為物理吸附，物理吸附在低溫就能進(jìn)行，但由于吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力主要是范德華力，所以吸附選擇性不強(qiáng)。化學(xué)吸附：如果吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新的化學(xué)鍵，且這種化學(xué)反應(yīng)只限于吸附劑表面，我們就將其稱為化學(xué)吸附。離子交換吸附：如果吸附是由于靜電引力作用聚集到吸附劑表面，同時吸附劑釋放等當(dāng)量可交換離子完成吸附過程，吸附結(jié)合力表現(xiàn)為離子鍵，則這種吸附稱為離子交換吸附。選用新疆鋁柱撐蒙脫石層間化合物吸附處理中等濃度(25mg/L)含Cr(VI)廢水，試驗(yàn)考察的影響因素包括:振蕩反應(yīng)時間(t)、介質(zhì)pH值、吸附劑用量(G)、廢水初始濃度(c)以及干擾電解質(zhì)等。（2）有機(jī)層間化合物（四）柱撐酸化膨潤土柱撐酸化膨潤土，是利用在酸化膨潤土的改性基礎(chǔ)上再對酸化膨潤土進(jìn)行柱撐，這樣可以很大程度上提高其吸附特性。在酸活化過程中，體積較小的H+可以置換膨潤土層間的K＋、Na＋、Ca2+等離子使其溶出，導(dǎo)致孔容積增大，并消弱了原來的層間鍵力，層狀晶格裂開，孔道被疏通，吸附性能得以提高。再在酸化改性的基礎(chǔ)上，用正電荷的柱撐劑對其進(jìn)行柱撐，這將再次的提高其孔徑及層間距等特性，更加有利于有利于污染物分子進(jìn)入并進(jìn)行有效的吸附。因而其對污染物的吸附性能較之酸化膨潤土和柱撐膨潤土更高。柱撐酸化膨潤土的制備3.Applicationofmontmorillonite

蒙脫石的應(yīng)用Bentoniteasabinder,suspendingagent,plasticizers,thickeners,thixotropicagent,flocculant,stabilizingagent,decolorizingpurificationagent,fillingagent,catalystandcarrieriiswidelyusedinmetallurgy,machinery,drilling,petrochemical,lightindustry,agriculture,construction.Theapplicationscontinuetoexpand.Ithasbeenextendedtodailylife,environmentalprotectionandmilitaryindustries,etc.膨潤土作為粘結(jié)劑、懸浮劑、增塑劑、增稠劑、觸變劑、絮凝劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填劑、催化劑及裁體等在冶金、機(jī)械、鉆井、石化、輕工、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，已延伸到人們?nèi)粘Ｉ?、環(huán)境保護(hù)和軍事工業(yè)等方面,如圖所示。Themainfunctionofbentonite膨潤土的主要作用(表1—2)：MetallurgicalIndustry冶金工業(yè)；利用膨潤土作為鐵礦球團(tuán)的粘結(jié)劑，使球團(tuán)礦粒度均勻，具有較好的還原性。Foundryindustry鑄造工業(yè)：利用膨潤土作為鑄造型砂的粘結(jié)刑，減少鑄件的夾砂、鼠后、起皮等缺陷，使鑄件尺寸稿確，鑄件表面光潔度好。DrillingIndustry鉆井工業(yè)：作為鉆井泥漿的基本材料之一，對護(hù)壁堵漏、攜帶巖粉、潤滑鉆具等具有重要的作用。有機(jī)膨潤土是制造具有保護(hù)油層的油3E泥漿的主要材料，是現(xiàn)代鉆井工業(yè)和油層保護(hù)作業(yè)中重要技術(shù)之一。FoodIndustry食品工業(yè)：主要用于植物油的脫色、凈化，葡萄酒和果襯的澄清、啤酒的穩(wěn)定化處理、糖化處理、糖汁凈化等。ChemicalIndustry化學(xué)工業(yè)；主要用作催化劑、殺蟲劑、農(nóng)藥和殺菌刑的載體，橡膠和塑料的垣料劑、洗搽列、過濾劑、牙膏、涂料、油漆、肥皂等的添加劑。EnvironmentalProtection環(huán)境保護(hù)：主要用于污水、廢水處理的吸附劑。Agriculture農(nóng)業(yè)方面：主要利用膨潤土改良土壤．作為肥料的添加劑，提高肥料的施肥效果；用作動物飼料的添加劑，提高飼料的利用率，并可作為動物圖墊土，除去臭味。Theconstructionindustry建筑工業(yè)：主要利用膨涸土作為泥漿格的懸浮液、土的穩(wěn)定液以及防滲劑。LightIndustry輕工業(yè)：腸潤土用作復(fù)寫紙的染色劑，印染工作的填充劑、漂白劑、抗靜電刑，陶瓷原料的增塑劑，醫(yī)藥和化妝品的吸附劑、粘結(jié)劑以及化妝品底料。MachineryIndustry機(jī)械工業(yè)：制造的有機(jī)膨潤土可以作為高溫潤滑刑。二、Kaoliniteenvironmentalmaterials高嶺石環(huán)境材料(一).Kaolinitecompositionandstructure高嶺石的成分和結(jié)構(gòu)Kaoliniteisatypical1:1layeredsilicates,anditscrystalstructureisformedbyalayerofsilicon-oxygentetrahedronandalayerofaluminum-oxygenoctahedroninalternateformsoforder,theplanarlayersareconnectedintooverlappingstackingrelyingonthehydrogenbondsaswellasFanLi-hua.高嶺石是典型的1:1型層狀硅酸鹽，它的晶體結(jié)構(gòu)由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體以等比例形式交替排列，各平面層之間依靠氫鍵以及范得華力連接成重疊堆積。其化學(xué)式為Al2O3·2SiO2·H2O或者Al6[Si4O10][OH]8。其結(jié)構(gòu)如圖1－1所示：（二).Applicationofkaolinite高嶺石的應(yīng)用1流化催化裂化隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高嶺土工業(yè)也得到了長足發(fā)展。在石油煉制領(lǐng)域，高嶺土型FCC催化劑已經(jīng)成為催化裂化催化劑的主體。高嶺土經(jīng)過焙燒脫去結(jié)晶水，并發(fā)生相變化，粉碎，磨細(xì)后加入堿溶液處理，形成硅鋁酸鹽凝膠；晶化后將晶化產(chǎn)物分離、干燥制得沸石。沸石分子篩具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、吸附分離、離子交換等功能、被廣泛用于石油、化工、冶金、電子、醫(yī)藥等部門。2．陶瓷工業(yè)高嶺土是陶瓷工業(yè)的主要原料，在我國大部分產(chǎn)量的高嶺土應(yīng)用于陶瓷工業(yè)。它不僅可以作為陶瓷坯料的重要原料，也可以作為釉料的原料。陶瓷行業(yè)涉及到日用瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷、藝術(shù)瓷及各種工業(yè)陶瓷。其中主要是對Al2O3、Fe2O3、TiO2、SO3、CaO+MgO及粒度都有限量要求。3．橡膠工業(yè)在高嶺土的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，橡膠工業(yè)也是主要消耗部門之一。高嶺土在橡膠工業(yè)中起到填料作用，將它加入乳膠混合物中，能改善橡膠的性能，如可以提高橡膠制品的力學(xué)強(qiáng)度，增加其耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，延緩橡膠的硬化時間等。同時，加入高嶺土還可以降低橡膠成本。4．塑料工業(yè)在塑料中，高嶺土主要作為填充劑。塑料中許多性能如表面粗糙度、尺寸的精度、耐化學(xué)腐蝕性、堅(jiān)固性等都與加入高嶺土有關(guān)。煅燒高嶺土作為電性改良劑用于聚氟乙烯塑料中可以提高塑料的電絕緣性能。5．涂料工業(yè)高嶺土在涂料中用于充填劑，因?yàn)樗哂谢瘜W(xué)惰性、高的覆蓋能力、理想的流動性能且成本低、顏色為白色以及可減少昂貴染料需要量的特點(diǎn)。此外，它還具有非常良好的懸浮性能。不同粒度的高嶺土用于不同類型的涂料中。涂料工業(yè)對高嶺土的基本要求是：高嶺土應(yīng)具有高度的分散性，沒有大的顆粒以及染色氧化物的含量少。6．耐火材料7．玻璃纖維8．生產(chǎn)白水泥尾礦磁選漂白洗滌壓濾干燥涂料級陶瓷級尾礦填料級壓濾除砂粗選精Ⅰ精Ⅱ精Ⅲ分級

圖1造紙用高嶺土的加工工藝流程

高嶺土－4A沸石制備方法由高嶺土與堿作用生成4A沸石的過程可設(shè)想為圖所示的模型。即合成過程包括四個階段:1.由硅氧四面體及鋁氧八面體構(gòu)成的高嶺土經(jīng)焙燒轉(zhuǎn)為主要由四面體單元構(gòu)成的帶缺陷的非晶結(jié)構(gòu)。2.在NaOH的作用下,原高嶺土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步解體,成為自由度較大的由四面體連結(jié)而成的網(wǎng)絡(luò)。3.四面體排列成環(huán)狀次生結(jié)構(gòu)單元。4.最后組合成為籠式結(jié)構(gòu)的佛石與方鈉石的晶型。合成機(jī)理模型(1)Claymineralsontheadsorptionofnutrientsinwater粘土礦物對水體中營養(yǎng)物質(zhì)的吸附。粘土礦物是由硅氧四面體和鋁氧八面體兩種基本晶片組成的層狀硅酸鹽礦物，具有大的比表面積，粒級屬于膠體范圍。粘土顆粒在水溶液中其表面羥基可發(fā)生兩性水解，海水中不同形態(tài)的磷酸鹽在一定的pH值條件下可通過靜電作用、陰離子交換作用和氫鍵作用等作用方式與粘土礦物表面發(fā)生吸附，降低其濃度。水體中的硝酸鹽屬惰性電解質(zhì)，其在礦物上的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于磷酸鹽，其最高吸附百分率小與6%。另外，粘土礦物能吸附水體中的一些金屬離子，有利于赤潮發(fā)生的部分鐵、錳等微量營養(yǎng)物質(zhì)也可能被粘土礦物吸附去除。(2)ModifiedClaymineralsonthetreatmentofredtide改性粘土治理赤潮的研究。粘土礦物由于結(jié)構(gòu)中的類質(zhì)同象置換、邊緣或外表面的破鍵、伴生羥基組的水解作用常帶有負(fù)電荷。帶負(fù)電荷的粘土與在水體中同樣帶負(fù)電荷的藻細(xì)胞間存在靜電斥力，顆粒間不易發(fā)生碰撞。并且，粘土溶膠性質(zhì)差，迅速凝聚、沉淀赤潮生物能力低，只有大劑量的投加才能有效的絮凝沉降赤潮生物。為了減少粘土的投加量，人們開始展開了粘土改性增效的研究，其主要的改性方法有酸改性和有機(jī)改性。(3)Claymineralsontheremovalofmicrocystins

粘土礦物對藻毒素的去除。近來的研究還發(fā)現(xiàn)，粘土在絮凝去除赤潮的同時對有害藻產(chǎn)生的藻毒素也有一定的去除作用，這使粘土治理赤潮的方法更具有優(yōu)越性和廣闊的發(fā)展前景。4.Claymineralsusedinpesticidesandfertilizers農(nóng)藥、肥料方面(1)Claymineralsusedinabsorptionanddesorptionofpesticides粘土礦物用于農(nóng)藥的吸脫(2)Claymineralsusedtoimprovetheefficiencyoffertilizer粘土礦物用于肥料增效5.MedicalApplicationofclayminerals粘土礦物的醫(yī)藥應(yīng)用(1)claymineralsusedasinternalmedicine粘土礦物作為內(nèi)服制劑(2)claymineralsusedasexternalpreparation粘土礦物作為外用制劑(3)claymineralsusedasauxiliarymaterials粘土礦物在藥物中起輔助作用的惰性物質(zhì)-輔料助劑6.高嶺土在滌綸改性中的應(yīng)用高嶺土之用于滌綸,不僅是滌綸的改性劑,更是增量劑,可節(jié)約昂貴的滌綸原料。在該產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,基本無環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)及社會效益顯著。摻有高嶺土微粒子的新型滌綸纖維在生產(chǎn)過程中可以降低纖維的動靜摩擦系數(shù)，使纖維的運(yùn)行張力降低且均勻，從而大大改善了落筒，加捻，卷繞，紡織等后加工各個方面的性能。(1)改善滌綸纖維的表面色澤添加與滌綸折射率大致相同的無機(jī)粒子，則在不降低纖維內(nèi)部透過光及反射光的前提下，降低了纖維表面反射光，使纖維具有真絲般的光澤。高嶺土的折射率約為1.56，與滌綸的折射率相近，可達(dá)到上述目的。在滌綸纖維生產(chǎn)中，高嶺土改性滌綸纖維經(jīng)織造、染整后具有良好的顯色性。

(2)降低動、靜態(tài)摩擦系數(shù)從紡絲牽伸工藝及后加工工藝可知，只有盡量降低滌綸纖維與纖維之間、纖維與各導(dǎo)絲盤及牽伸輥之間的機(jī)械摩擦，減少纖維的運(yùn)行張力，才能使滌綸纖維在后加工工序中獲得均勻牽伸和良好的通過性。若在滌綸熔紡中添加適量的高嶺土，則能順利地解決上述問題。7.陶瓷方面在陶瓷方面,高嶺土在制瓷中的作用主要有兩個方面:其一是作制瓷的配料,是日用陶瓷工業(yè)、建筑衛(wèi)生陶瓷、電瓷、無線電瓷(各種無線電電子元件,如高頻心瓷、各種電容器件、電阻器件、高頻振蕩元件等)、工業(yè)陶瓷、特種工業(yè)陶瓷及工藝美術(shù)瓷等的主要原料;其二是在瓷坯成型過程中作為其它礦物配料(如石英、長石等)的粘結(jié)劑。納米高嶺土作為原料可以使陶瓷具有更為致密的結(jié)構(gòu),即具有高硬度。同時由于納米晶界的特性以及其原子排列的隨機(jī)性,會使納米高嶺土陶瓷產(chǎn)品具有極大的韌性和好的延展性,從而表現(xiàn)出一些新的特性,如硬度極大、不易破碎、易加工等。8.特種功能橡塑復(fù)合材料在橡膠塑料方面,納米高嶺土與橡膠、塑料復(fù)合,納米顆粒與橡膠、塑料等高分子和有機(jī)物分子之間的作用力得到極大的增強(qiáng),具有好的相容性,復(fù)合物的結(jié)構(gòu)更為致密。從而使納米高嶺土/橡膠(塑料)的力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性以及材料本身的加工性能得到極大的改善,其總體性能比一般高嶺土產(chǎn)品復(fù)合材料的性能優(yōu)異很多。通常使用高嶺土是為了提高塑料的絕緣強(qiáng)度,經(jīng)過低溫煅燒,其電性能最好。利用硅烷偶聯(lián)劑對煅燒高嶺土表面改性后充添絕緣材料以及用有機(jī)硅油對煅燒高嶺土表面改性后充添EPDM絕緣材料,可增大材料的體積電阻率。9.特種功能涂料在涂料方面,納米高嶺土由于顆粒細(xì)微,顆粒表面活性大,因此更容易均勻分散在涂料中,使其成為一個穩(wěn)定均一的體系。從而可以使涂料的吸附性、穩(wěn)定性(如耐高溫性、耐高壓性、抗擊性、抗發(fā)花性)、耐臟性、耐褪色性加強(qiáng)。同時由于納米高嶺土大的比表面積使得處于表面態(tài)的原子、電子與處于小顆粒內(nèi)部的原子、電子的行為有很大的差別,能得納米高嶺土涂料具有一些特殊的光學(xué)效應(yīng)。

三、Sepiolite

海泡石1.Compositionandstructureofsepiolite海泡石組成與結(jié)構(gòu)Composition化學(xué)式為Mg8Si12O30(OH)4(H2O)8H2OStructure斜方晶系，其結(jié)構(gòu)具有2層硅氧四面體,中間1層為鎂氧八面體(Magnesiumoxygenoctahedron),通過四角的公共氧原子相互聯(lián)結(jié)形成2∶1的層狀結(jié)構(gòu)。Properties海泡石的密度為1—2．2g／cm3，硬度為2—2．5，收縮率低，可塑性好，溶于鹽酸，具有極大的比表面，有極強(qiáng)的吸附性、脫色性和分散性。2.Modifiedcation目前對海泡石進(jìn)行活化改性的方法有酸活化法acidactivation、離子交換法ionexchange、水熱處理法hydrothermaltreatment和焙燒法calcinationmethod,有機(jī)金屬配合物改性organicmetalcomplexesmodifiedcation、礦物改性等mineralmodification。（1）Acidactivation酸活化但其結(jié)構(gòu)單元均由硅氧四面體與鎂氧八面體交替而成,其中的Mg2+是弱堿,遇弱酸會生成沉淀而沉積于海泡石的微孔結(jié)構(gòu)中,因此,目前處理酸均為強(qiáng)酸(HCl、H2SO4、HNO3等)。酸濃度不夠大時難以溶出海泡石中的鎂離子,層間和孔道里的碳酸鹽雜質(zhì)沒有清除,海泡石的通道沒有打通,不能增大孔徑和微孔隙率,因此吸附和交換能力弱。而當(dāng)酸濃度過大時,海泡石的結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化,大孔隙率增加,且有可能變?yōu)楣枘z,使其在溶相中的吸附能力與交換能力下降。（2）Modifiedion-exchange離子交換改性是用金屬離子取代海泡石晶格中的鎂離子,使海泡石產(chǎn)生中等強(qiáng)度的酸性或堿性。高價金屬離子的引入能誘發(fā)強(qiáng)的表面酸性,而低價金屬離子的引入則能產(chǎn)生強(qiáng)堿中心;（3）Watertreatmentmethod水熱處理法由于海泡石層間或纖維束粘合力強(qiáng),在常溫常壓下進(jìn)行酸處理很困難,水熱處理法活化在高壓釜內(nèi)進(jìn)行,即將海泡石和水混合后加入反應(yīng)釜內(nèi),在一定溫度下攪拌數(shù)小時,產(chǎn)物經(jīng)分離、干燥后即得到超細(xì)化處理的海泡石產(chǎn)品。水熱處理后的超細(xì)海泡石酸活化速度明顯加快,比表面積較大,采用氣相沉積法或浸漬—還原法可得到高度分散的、具有良好催化活性和選擇性的載體型金屬催化劑。（4）Calcinationtreatment焙燒處理法:在海泡石的結(jié)構(gòu)中存在有三種形式的水,即吸附水、結(jié)晶水和羥基水。吸附水賦存于結(jié)構(gòu)空洞或通道內(nèi),無固定配位位置,與周圍離子之間靠分子鍵結(jié)合;結(jié)晶水位于結(jié)構(gòu)空洞壁上,參加八面體配位,受鎂離子束縛較強(qiáng);羥基水位于硅氧四面體帶和陽離子八面體帶之間。。有實(shí)驗(yàn)表明在200～300℃下焙燒活化海泡石,其吸附性能有明顯提高,而在300～800℃下焙燒處理海泡石,其吸附能力減弱。（5）Organicmodification有機(jī)改性:海泡石的有機(jī)改性目前主要有硅烷偶聯(lián)劑表面改性和有機(jī)金屬配合物改性。硅烷偶聯(lián)劑表面改性能改善海泡石的分散性能,強(qiáng)化海泡石—高分子材料界面粘結(jié)。改性的原理主要是利用海泡石表面的酸活性中心和活性Si-OH基團(tuán)。處理劑有有機(jī)硅烷或有機(jī)硅偶聯(lián)劑、有機(jī)酞酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)酸和有機(jī)醛、吡啶及其衍生物、陽離子表面活性劑等。（6）Modifiedmineral礦物改性:利用海泡石高的比表面積將礦物沉積于海泡石的表面及微孔中也是一種較好的處理方法。海泡石的活化改性方法主要包括酸活化、離子交換法、水熱處理法、焙燒處理法、有機(jī)改性及礦物改性等,但其中任一種方法均不能全面提高海泡石的活性。酸活化雖能增加海泡石的熱穩(wěn)定性及比表面積,但海泡石的結(jié)構(gòu)遭到破壞;離子交換法雖然克服了酸處理對海泡石結(jié)構(gòu)的破壞,但不能用來改變海泡石的比表面積等。因此應(yīng)根據(jù)海泡石的應(yīng)用領(lǐng)域、使用目的選擇不同的活化改性方法。3.Applicationofsepiolite

海泡石的應(yīng)用（1）ApplicationsinCatalysis在催化中的應(yīng)用:海泡石在催化中的應(yīng)用最廣泛,是比較成熟的應(yīng)用技術(shù)。海泡石具有良好的吸附性能,大的比表面能及自身存在的大量的酸性、堿性,使得其本身擁有一定的催化作用,還可與催化劑一起產(chǎn)生協(xié)同催化作用。作為載體海泡石可用作活性組分Zn、Cu、Mo、W、Fe、Ca和Ni的載體,用于脫金屬、脫瀝青、加氫脫硫及加氫裂化等。（2）Applicationinpaperindustry在造紙業(yè)中的應(yīng)用:海泡石因其具有吸附性、阻燃性、耐高溫和耐磨等性能而廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)中,并賦予紙張新的用途和功能。例如,利用海泡石的吸附性可以生產(chǎn)液體過濾紙、環(huán)境除臭紙,制作香煙濾嘴,在無碳復(fù)寫紙中用作顯色涂層,生產(chǎn)高吸水層尿片紙、衛(wèi)生巾和吸濕紙等。利用它的阻燃性、耐高溫和耐磨等性能可以抄造耐高溫海泡石紙墊,用于防火器材、絕熱保溫材料、電機(jī)、微波爐、電飯鍋、電爐、電熱杯等產(chǎn)品中作為隔熱層的理想材料,生產(chǎn)阻燃墻紙用于高級賓館、飯店等。（3）InEnvironmentalProtection在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用:改性海泡石獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和巨大的比表面使其具有吸附性強(qiáng)、離子交換能力大的特點(diǎn),且具有二次污染小、可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn),因此在環(huán)境污染治理方面的應(yīng)用較為廣泛。（4）Heavymetalionswastewatertreatment重金屬離子廢水的處理:用HCl溶液浸泡后再在420℃下烘烤改性后的海泡石,用于含Pb2+、Ce2+、Hg2+等重金屬離子冶金廢水的處理,處理后的廢水中重金屬離子含量明顯低于國標(biāo)GBJ4-73中容許的最高排放濃度。酸和離子改性的海泡石對工業(yè)廢水中的微量重金屬離子吸附效果好,對于Cd2+的吸附量達(dá)到8.26mg/g。（5）Modification熱改性海泡石和活性陽離子對含氮化合物中NH4的去除率達(dá)90%,其中60%的氮被轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。用酸和熱改性的海泡石能吸附廢水中的溴化十六碳烷基三甲銨、溴化十二烷基三甲銨、長碳鏈和短碳鏈季胺鹽等季胺有機(jī)化合物和四元陽離子表面活性劑。（6）Coloredwastewatertreatment有色廢水的處理:經(jīng)熱改性和酸改性的海泡石脫色力提高20%～30%,可用于有色廢水的處理。（7）Daily-usechemicals,buildingmaterialsapplications日用化工、建材方面的應(yīng)用:海泡石良好的流變性可作為增稠劑、懸浮劑和觸變劑廣泛地應(yīng)用于化妝品、肥皂、油漆、牙膏、涂料等行業(yè)。（8）礦物纖維在造紙中的應(yīng)用海泡石纖維造紙?jiān)囼?yàn)流程圖紙片性能測試指標(biāo)：定量：是指紙或紙板每平方米的質(zhì)量?？箯垙?qiáng)度：是單位寬度的紙和紙板斷裂前所能承受的最大張力。撕裂度/撕裂指數(shù)：是指撕裂預(yù)先切口的紙板至一定長度所需要的力。耐折度（MIT式）：是指紙張?jiān)谝欢ǖ膹埩ο?，所能?jīng)受往復(fù)135°的雙折次數(shù)，以往復(fù)折疊的次數(shù)表示。留著率：是指紙張中所含有的填料與加入紙料中填料之比的百分?jǐn)?shù)。硅灰石（wollastonite）

硅灰石是一種天然產(chǎn)出的偏硅酸鈣礦物，分子式為CaSiO3或(Ca3[Si3O9])，三斜晶系。天然硅灰石常呈纖維狀、針狀、放射狀，通常為塊狀、板狀或放射狀集合體。較純硅灰石為亮白色、乳白色，玻璃光澤，解理面上珍珠光澤。莫氏硬度4.5～5，密度2.78～2.91g/cm3，性脆，化學(xué)穩(wěn)定性好。由于硅灰石的硅氧四面體呈鏈狀結(jié)構(gòu),鈣氧八面體也呈鏈狀分布,均平行于b軸,且發(fā)育有平行于[010]晶帶的{100}、{001}、{ī02}三組解理,使之能通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械破碎方法加工成具有較高長徑比的礦物纖維。硅灰石纖維在造紙中的應(yīng)用水鎂石/氫氧鎂石（Brucite）Mg(OH)2[Chemicalcomposition]化學(xué)組成:MgO69.12%,H2O30.88%。[Structure]結(jié)構(gòu):三方晶系,ao=3.125埃,co=4.72埃晶體結(jié)構(gòu)屬層狀。羥離子成六方最緊密堆積，鎂離子充鎮(zhèn)于每兩層相鄰的羥離子之間的全部八面空隙；組成配位八面體的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層內(nèi)屬離子鍵，結(jié)構(gòu)層間以相維系。[Physicalproperty]物理性質(zhì)：rigidity硬度:2.5。specificgravity比重:2.3-2.6。cleavage解理:解理平行(0001)極完全。fracture斷口:斷口現(xiàn)玻璃光澤。color顏色:白至淡綠色，含有錳或鐵者呈紅褐色。水鎂石的顏色變化取決于混入物的含量，如含鐵、錳雜質(zhì)的變種呈現(xiàn)黃色或褐紅色。striation條痕:白色。transparency透明度:透明。luster光澤:解理面為珍珠光澤，新鮮晶面與斷口現(xiàn)玻璃光澤，纖水鎂石呈絲絹光澤。纖維水鎂石原礦浸泡機(jī)械打漿分散分散劑靜置沉降離心分離纖維水鎂石尾渣纖維水鎂石提純四、Attapulgite

凹凸棒石

1.CompositionandstructureofAttapulgite凹凸棒石的成份與結(jié)構(gòu)Composition理想的化學(xué)分子式為；Mg5Si8O20(OH)2(OH)2(OH2)4·4H2O，化學(xué)成分理論值為：MgO占23.83％，SiO2占56.96％，H2O占19．21%，Structure是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物。其結(jié)構(gòu)屬2：1型粘土礦物。在每個2：1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。Properties凹凸棒石形態(tài)呈毛發(fā)狀或纖維狀，通常為毛毯狀或土狀集合體。莫氏硬度2—3，加熱到700～800°C，硬度>5。比重為2.05～2.32。2.目前常用的凹凸棒石改性處理方法主要有:超聲波處理、高溫焙燒處理、表面活性劑處理和酸化處理。Atpresent,commonlyusedtreatmentmethodsofmodifiedpalygorskiteinclude:ultrasonictreatment,hightemperaturecalcinationtreatment,surfactanttreatmentandacidificationtreatment（1）Ultrasonictreatment超聲波處理:凹土棒晶之間的聚集力是一種較微弱的物理吸附力,不同于蒙脫土粘土納米單晶層之間的強(qiáng)大離子鍵作用,利用超聲波的空化作用以及在溶液中形成的沖擊波和微射流,可以導(dǎo)致分子間強(qiáng)烈的相互碰撞和聚集,對于液/固相體系起到了很好的沖擊作用,這些碰撞具有足夠的能量,產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切作用,可以快速地將凹土上的棒狀晶束或晶束的聚集體打碎,使納米棒晶均勻分散。（2）hHigh-temperaturecalcinationtreatment高溫焙燒處理:高溫焙燒可以脫去凹土中的吸附水、沸石水、部分結(jié)晶水以及八面體中的結(jié)構(gòu)水,造成晶格內(nèi)部和沸石孔道中斷鍵,增加活性中心,使其雜亂堆積的針棒狀團(tuán)變得疏松多孔,增加孔隙容積和比表面積。（3）Surfactanttreatment表面活性劑處理:粒子在不同pH值下Zeta電位不同,當(dāng)溶液pH值大于等電點(diǎn)時,粉體表面帶負(fù)電荷,可吸附陽離子表面活性劑,pH值小于等電點(diǎn)時,粉體表面帶正電荷,可吸附陰離子表面活性劑.凹凸棒土等電點(diǎn)pH值在3左右,故通常情況下帶負(fù)電,極易吸附陽離子改性劑。因此,選用有機(jī)陽離子表面活性劑與凹凸棒土層間的Na+、Ca2+等進(jìn)行離子交換,使其表面吸附有機(jī)化基團(tuán),加強(qiáng)與高聚物的親和性。（4）Acidtreament酸化處理:酸化處理使凹土的物化性能發(fā)生改變,活性增強(qiáng)。在酸化過程中,不同的酸度對凹土的結(jié)構(gòu)性能影響是不同的,低濃度鹽酸活化時,纖維束間的解聚、非吸附性雜質(zhì)(如碳酸鹽礦物)粒間膠結(jié)物的分解是主要的,晶體比表面積的增加使得吸附力大大提高。3.Palygorskiteusedtotreatindustrialwastewaterhastheadvantageoflowcost,effective,renewableandsimple.Ithasbroadapplicationprospects.

(1)Adsorptionofheavymetalions

(2)Adsorptionofinorganicnon-metallicion

(3)Adsorptionoforganicwastewater

采用凹凸棒土處理工業(yè)廢水具有成本低、效果好、再生簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。（1）對重金屬離子的吸附研究（2）對無機(jī)非金屬離子的吸附研究（3）對有機(jī)廢水的吸附研究

五、Zeolite沸石1.Compositionandstructureofzeolite沸石的成分和結(jié)構(gòu)沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的架狀鋁硅酸鹽礦物，密度為1．92—2．80g／cm3，硬度為5—5．5，無色，有時為肉紅色，具有四面體骨架結(jié)構(gòu)。沸石是巖石圈上部分布最廣的架狀硅酸鹽礦物之一，從古生代到新生代都有產(chǎn)出。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)了40多種沸石，主要是方沸石、斜發(fā)沸石、片沸石、鈉沸石、斜鈣沸石、菱沸石等。沸石是一種網(wǎng)硅酸鹽類礦物，其化學(xué)分子通式是：MyDy[Alx+2ySin-(x+2y)O2n]·mH2O。2.Applicationofzeolite

沸石的應(yīng)用(1)BuildingMaterialsIndustry建筑材料工業(yè):天然沸石巖在建筑材料工業(yè)中的應(yīng)用，是當(dāng)今世界各國利用天然沸石的最主要方面。據(jù)報導(dǎo)，天然沸石除了用于水泥工業(yè)外，它還廣泛用作輕質(zhì)甘料、輕質(zhì)高強(qiáng)板材、輕質(zhì)磚瓦、輕質(zhì)陶瓷制品、固結(jié)材料和建筑石料等。

(2)Environmentalprotection環(huán)境保護(hù)方面(1)Withclinoptilolite,mordenitestonebrushtoremovesulfurdioxide用斜發(fā)沸石、絲光拂石除二氧化硫天然斜發(fā)拂石、絲光湯石具有耐酸、耐高溫的特點(diǎn)，適于酸性介質(zhì)中工作，不但可用它們吸除i氧化硫，而且還可稠用適當(dāng)?shù)慕馕椒ㄟM(jìn)行回收?；厥斩趸S的濃度可達(dá)百分之幾到幾十。吸附劑亦可再生使用。因此它們是高效率而又經(jīng)濟(jì)的吸附劑。（2）WastewaterTreatment廢水處理沸石具有突出助離子交換性能，而且其交換的離子，相對來說是比較無害的Na、ca、K離子。斜發(fā)拂石和絲光拂石對廢水中的放射性物Cs137和Sr2l有極好的交換除去能力；除去廢水中的重金屬離子Hg、Cd；消除廢水中的氨態(tài)氮等。1.軟化硬水利用天然沸石可以作軟化硬水的預(yù)處理,如某廠家利用獨(dú)石口天然沸石進(jìn)行軟化水的試驗(yàn)，取得良好效果，若天然沸石改型后，作為離子交換劑可用于硬水的軟化處理，改型后的沸石對鈣鎂離子的交換能力有明顯提高，使水質(zhì)達(dá)到或超過一般工業(yè)生產(chǎn)和取暖鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)，沸石的交換能力達(dá)280-340mol/m3

。

2.降低氟含量我國高氟地區(qū)水的氟含量嚴(yán)重超標(biāo)，高氟嚴(yán)重危害了人們的身體健康。劉文質(zhì)等人應(yīng)用40-80目斜發(fā)沸石制作了除氟吸附過濾器。在氟病區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，處理后不僅含氟量降低了，而且濁度、鐵、汞、總硬度都得到了一定程度的改善。

3.除去和回收水中的重金屬離子通常將比重在5以上的金屬稱為重金屬,冶煉廠、有色金屬礦山等化學(xué)工業(yè)部門所排放的含重金屬陽離子的廢水造成環(huán)境污染，對人體產(chǎn)生極大危害，試驗(yàn)表明，絲光沸石和斜發(fā)沸石對于消除重金屬離子的效果較佳，特別是用堿處理過的沸石，其吸附量可以得到大大提高，用0.05mol/LHCl可濃縮回收吸附的重金屬離子,用NaOH溶液可使沸石再生。當(dāng)PH大于4時，經(jīng)沸石處理的污水即可消除污染。在除砷方面，已取得出了較好的效果。有人對不同產(chǎn)地的斜發(fā)沸石進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)對砷具有較大吸附力的是格魯吉亞共和國捷格維和捷扎米產(chǎn)的斜發(fā)沸石，吸砷量為0.21-0.22mg/g。4.處理城市污水和地下水利用絲光沸石吸附工藝可以生產(chǎn)富氧空氣。日本琦玉縣所澤市污水處理廠，利用投送活化污染工藝代替原來的空氣活化污染工藝生產(chǎn)富氧空氣。富氧裝置主要由3個吸附塔組成，每個塔充填天然,絲光沸石5.9m，生產(chǎn)能力為120mg/h，氧氣濃度為85%-90%。新工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地面積小，因?yàn)椴恍枰两党睾推渌O(shè)備，其次是運(yùn)轉(zhuǎn)過程沒有噪聲，也不散發(fā)令人不快的氣味。5.消除廢水中的氨氮和磷廢水中氨氮和磷含量過多會引起水的富營養(yǎng)化，導(dǎo)致藻類的過量繁殖，造成水體污濁和魚類死亡的公害，因此引起水質(zhì)惡化。同時，氨氮的耗氧特性會使水體的溶解氧降低，而且當(dāng)水體的PH值較高時，氨對魚類等水生物具有毒性。利用天然沸石去除城市廢水或工業(yè)廢水中的氨氮，在國內(nèi)外獲得了較為廣泛的研究。Ciambelli等人利用Phlipsite沸石從城市廢水中去除氨，研究了利用沸石去除氨的離子交換能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該沸石能有效去除城市廢水中95%的氨，出水中銨離子濃度低于有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。李德生等研制的生物沸石反應(yīng)器能高效的除去水中的NH3-N、NO2-N等。生物沸石反應(yīng)器是以通過特定處理的顆粒沸石作為生物載體的一種固定生物膜處理裝置，處理效果好。

六、Tourmaline電氣石1.Compo