酸活化对膨润土比表面积和孔径的影响研究
硫酸酸化膨润土负载Au及Au-Ce催化剂的制备及其催化性能
硫酸酸化膨润土负载Au及Au-Ce催化剂的制备及其催化性能张荣斌;姚刘晶;张宁;蔡建信;敖志勇;居艳【摘要】采用硫酸对膨润土(Ben)进行改性处理,通过沉积-沉淀法(DP)制备活化后膨润土负载的金催化剂,以CO氧化作为探针反应对催化剂的催化性能进行研究.采用CTAB修饰载体表面并添加Ce作为助剂制备Au-Ce催化剂,并用BET、XRD、ICP和TPD等对催化剂进行了表征.结果表明:经过简单酸处理后的膨润土比表面积和孔体积有了大幅度的提高,质量分数30％的硫酸对膨润土的改性效果更好.以硫酸酸化膨润土作为载体,Au-Ce复合催化剂相比Au催化剂性能有较大提高.%The bentonite was modified with H2SO4 in this paper. The Au catalysts supported on acid-activated bentonite had been prepared by the methods of deposition-precipitation. CO oxidation was used as a probe reaction to characterize the catalytic performance. The surface of acid-activated bentonite was modified by CTAB, and then adding Ce as assistant to prepare Au-Ce catalyst. The samples were characterized by BET,XRD and TPD. The results showed that the surface area and pore volume had a substantial improvement. Ω(H2SO4) =30% can modify bentonite better than others. When using the bentontie activated by H2SO4 as supporter, the activity of Au-Ce catalyst was better than that of Au catalyst.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】5页(P205-209)【关键词】酸化膨润土;Au;Au-Ce;催化性能【作者】张荣斌;姚刘晶;张宁;蔡建信;敖志勇;居艳【作者单位】南昌大学化学系,江西南昌330031;南昌大学化学系,江西南昌330031;南昌大学化学系,江西南昌330031;南昌大学化学系,江西南昌330031;南昌大学化学系,江西南昌330031;南昌大学化学系,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】O643.3自从Haruta等［1-2］发现高分散的Au催化剂对于CO低温完全氧化反应具有很高催化活性后，Au催化剂才成为人们的研究热点。
酸碱改性高岭土性能的研究__比表面积和孔结构
酸碱改性高岭土性能的研究 .比表面积和孔结构刘从华 马燕青 张忠东 高雄厚 高繁华(兰州炼油化工总厂石化研究院,兰州730060) 刘 育 李树本(中国科学院兰州化学物理研究所) 摘要 研究了酸、碱改性高岭土的孔结构性质以及影响酸改性高岭土比表面积的因素。
结果表明,多种酸反应体系相比,在A l2O3 HC l体系中形成的酸改性白土具有明显的中孔分布,提高反应温度,中孔特征突出,孔道更加通畅。
碱改性白土的吸附脱附等温线为 型,具有典型的中孔特征。
高岭土经过酸或碱改性,都可以获得平均孔径在4.0nm左右的中孔材料,但是碱改性白土的吸附量更大,孔分布更集中。
另外,酸量和酸浓度适中才有利于提高改性高岭土的比表面积,提高反应温度和延长反应时间也可以增加其比表面积。
主题词:高岭土 改性 孔分布 孔径 比表面积1 前 言原油的重质化和劣质化,要求FCC催化剂具有较强的重油转化能力。
重油分子的平均尺寸一般在3～5nm,难以直接进入催化剂的沸石孔道(<1 nm)进行裂化反应。
因此研制新型的中孔基质材料对于开发重油FCC催化剂具有重要意义。
将FCC 催化剂中高达50%的惰性高岭土进行改性是目前开发新型基质的一个研究热点[1,2],高岭土经过热和化学改性,其瓦斯油裂化活性有了较大提高,但是关于它们的孔结构和比表面积的报道很少。
本文在前文[3]酸碱改性高岭土的酸性和催化活性的基础上,对此进行系统的研究,考察各种反应条件对其孔结构性质和比表面积的影响。
2 试 验(1)比表面积用色谱法,在上海分析仪器厂GS2100型气相层析仪上进行测定。
(2)孔分布测定采用经典氮气吸附、脱附等温线,在美国Cou lter公司生产的Om n iso rp360型自动吸附仪上进行,测试条件:350℃,4h,133.3×10-5Pa,或在美国M icrom eritics公司生产的A SP2400型自动吸附仪上进行。
3 结果与讨论3.1 不同反应试剂制备的酸改性白土的孔结构图1是不同酸反应试剂制备的酸改性白土的吸附、脱附等温线。
膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究
膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能研究摘要：膨润土是一种广泛应用的吸附材料，其在环境治理、水处理等领域具有重要的应用价值。
本文通过实验研究了膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能，探讨了不同制备条件对吸附材料性能的影响，并提出了进一步研究的方向。
关键词：膨润土，吸附材料，制备，表征，吸附性能1. 引言膨润土是一种具有层状结构的天然矿物材料，其具有较大的比表面积和孔隙结构，因此在环境治理和水处理等方面具有良好的吸附能力。
膨润土基吸附材料以其优异的吸附性能被广泛应用于废水处理、气体吸附、土壤修复等领域。
了解膨润土基吸附材料的制备、表征及其吸附性能，对于深入研究其应用机理和提高吸附效率具有重要意义。
2. 膨润土基吸附材料的制备膨润土基吸附材料的制备方法通常包括机械混合法、化学合成法和物理-化学法等。
机械混合法是最简单的方法，通过机械搅拌将膨润土与添加剂混合，形成吸附材料。
化学合成法可通过添加化学试剂改变膨润土的结构及性质，进而提高吸附性能。
物理-化学法则结合机械混合和化学合成的优点，通过物理和化学方法对膨润土进行处理，制备吸附材料。
3. 膨润土基吸附材料的表征膨润土基吸附材料的表征方法主要包括比表面积测试、孔隙分析、形貌观察等。
比表面积测试通常采用氮气吸附法，根据吸附等温线计算出吸附材料的比表面积。
孔隙分析则可通过压汞法或气体吸附法测定吸附材料的孔隙结构及孔径分布。
形貌观察则可通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术，观察吸附材料的微观形貌和结构。
4. 膨润土基吸附材料的吸附性能研究膨润土基吸附材料的吸附性能主要体现在吸附容量和吸附速率上。
吸附容量是指吸附材料单位质量对目标物质的吸附量，可通过静态吸附实验或动态吸附实验进行测试。
吸附速率则是指吸附材料对目标物质的吸附速度，可通过动态吸附实验中吸附曲线的斜率来评估。
此外，pH值、温度、离子强度等环境因素也会对膨润土基吸附材料的吸附性能产生影响。
膨润土酸化及碱化改型机理讨论
膨润土酸化及碱化改型机理讨论摘要：膨润土具有优良的物化性能，同时资源丰富，价格低廉，国内外有关科技人员对其改性的方法和技术进行了大量的研究。
本文主要针对膨润土加碱进行钠化改型以及加酸进行活化处理的机理方面进行了探讨。
关键词：膨润土酸化碱化作用机理膨润土具有优良的物理及化学性能，同时资源丰富，价格低廉，目前国内外相关科技人员对其改性的方法和技术进行了大量的研究。
在膨润土的提纯，钙基膨润土的钠化和活性白土、锂基膨润土的制备，各种有机膨润土的制备，膨润土催化剂的制备，用膨润土制备白炭黑等各种膨润土改性的方法和技术，以及交联柱撑粘土材料的制备和有机-无机纳米复合材料的制备等方面都有一定的进展[1]。
膨润土主要成分是蒙脱石，是一种含水的层状硅铝酸盐矿物，成分为2：1型的三层粘土矿物，其结构单元层组成为两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成，两个单元层之间以分子间作用力相连结。
一、蒙脱石表面荷电原因每个晶层由于类质同象作用，部分al3+被mg2+替代，si4+被al3+替代而导致晶面带负电荷，这种电负性不受所处水介质的ph的影响，在绝大多数情况下均保持电负性，是蒙脱石电负性的主要方面；当膨润土遇水时，蒙脱石晶层四面体上的si-o键以及八面体上的al-o键在水介质中会发生断裂，造成破键现象，这种情况体现在蒙脱石晶层端面上，破键会吸附一定的离子，当处在酸性介质中破键吸附h+而使端面带正电荷，处在碱性介质中，端面则带负电荷；蒙脱石八面体晶片在水介质中可以离解出al3+和oh-从而使端面产生电荷，在酸性介质中，oh-的离解占优势，使蒙脱石端面荷正电，而在碱性介质中，al3+的离解占优势，使蒙脱石端面荷负电[2]。
由于蒙脱石端面的面积在总面积中所占比例很小，所以离子吸附作用和晶层的离解作用产生的端面电荷在总电荷中的比例也很小，但是端面电荷的改变对蒙脱石的改型，改性，以及胶体性质和流变性质的影响极大，不能忽视。
二、膨润土碱化钠基膨润土比钙基膨润土的性能优越，主要表现在：钠基膨润土吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大，最大吸水量为其体积的8～15倍，膨胀倍数从几倍到30余倍，阳离子交换量高，在水中分散性好，胶质价高，并且悬浮性、触变性、热稳定性、粘接性、可塑性较好，吸水强度、干压强度、热湿拉强度也较高。
活性白土的制备参数优化与活化机理研究
活性白土的制备参数优化与活化机理研究岳增川;张朝辉;张璇【摘要】朝阳建平地区有着丰富的膨润土资源.为促进该地区膨润土精深加工产业的发展,加快其产业结构转型升级,以取自该地区的某膨润土为原料,以活性度和脱色率为参考指标,进行了湿法活化实验.通过控制变量法对制备过程中的固液比、活化温度、硫酸浓度和活化时间等参数进行了优化,确定了最优的制备参数为:固液比1∶3,活化温度90℃,硫酸浓度15％,活化时间4h.并利用ICP-OES、XRD、FTIR、TG-DTA等检测手段对膨润土原土和活性白土的化学组成、晶体结构、官能团、热性能进行了对比分析,得出了膨润土的活化机理为:非硅酸盐矿物的脱除,H+对层间阳离子的置换,结构单元层的部分溶蚀及层内阳离子的部分溶出.研究成果可为建平地区膨润土深加工产业提供相应的技术支持和理论基础.【期刊名称】《辽宁师专学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】6页(P95-100)【关键词】非金属矿;膨润土;深加工;酸活化;活化实质【作者】岳增川;张朝辉;张璇【作者单位】朝阳师范高等专科学校生化工程系,辽宁朝阳122000;朝阳师范高等专科学校生化工程系,辽宁朝阳122000;朝阳师范高等专科学校政治经济系,辽宁朝阳122000【正文语种】中文【中图分类】TD9850 引言膨润土是一种重要的非金属矿产资源，有“万能黏土”的称誉，其主要成分为蒙脱石，（晶体结构式：（Na，Ca，K，Li）0.2～0.6｛（Al2－xMgx）2［（Si，Al）4O10］（OH）2｝），除此之外还有少量伊利石、高岭石、沸石、长石等矿物［1、2］.膨润土经酸活化处理后称为活性白土或漂白土，是一种具有微孔网络结构的白色、灰白色粉体，具有蒙脱石含量高、比表面积大、离子交换能力和吸附性较强的特点，广泛应用于食品、环保、石油化工、医药化妆品等领域，是一种高附加值的膨润土深加工产品［3、4］.本文以建平某膨润土为原料，采用湿法活化工艺，探究了固液比、酸浓度、活化时间和温度等参数对产品性质的影响规律，并分析了膨润土的活化机理.1 膨润土性质分析实验原料取自建平某膨润土矿，颜色呈淡黄色，土状光泽.用陶制颚式破碎机和球磨机将其破、磨至－200目，其化学成分和物化性质分析结果见表1和表2.表1 膨润土化学成分单位：%组成 SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O Fe2O3 TiO2其他含量65.94 15.89 1.40 1.78 3.16 0.64 3.32 0.49 7.38原土E（Na＋＋K＋）／E（Ca2＋＋Mg2＋）＞1，可判断其为典型的钠基膨润土，性质优良，具有良好的离子交换能力和吸附、膨胀特性，蒙脱石含量较高.表2 膨润土主要物化性质单位：%性质 CEC（mmol／100g）吸蓝量（g／100g）膨胀容（mL／g）胶质价（mL／15g）含量95.34 35.43 40.5 363.42 活性白土的制备实验仪器：岛津IFAffinity－1s型红外光谱仪、利曼Prodigy7型电感耦合等离子体发射光谱仪、岛津TG－60AH型差热－热重仪、岛津7000XRD分析仪、HHS－6S型恒温水浴锅、2XZ型真空泵、HJ－5型多功能搅拌器、PHS－3C型酸度计等.药剂：硫酸、乙酸钠、焦磷酸钠、亚甲基蓝、氢氧化钠等，均为分析纯.制备过程：首先取－200目膨润土50g放入锥形瓶中，加入去离子水和适量硫酸，配成一定固液比的矿浆，放于恒温水浴锅中加热，并用搅拌器搅拌，反应一段时间后取出，抽滤脱水并水洗至pH≥5.5，烘干、研磨即得活性白土产品.实验过程中以活性度和脱色率为参考指标，以固液比、活化温度、活化时间、硫酸浓度为变量，对活性白土制备工艺参数进行优化.最后对最佳条件下制得的活性白土产品进行相关质量指标测定.活性白土活性度和脱色率的测定严格按照HG／T 2569－2007所示方法进行.2.1 固液比和活化温度固定硫酸浓度为10%，活化时间6h，活化温度90℃，选取固液比为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5进行实验.增加固液比可增加膨润土的活化面积，但过大固液比也会导致活化过度，膨润土结构过度溶蚀［5］.由图1可以看出，随着液体比例增加，脱色率与活性度均呈现出先增后减的趋势，但变化幅度不同，当固液比为1∶3时，两项指标均较佳，因此确定固液比为1∶3.固定硫酸浓度为10%，固液比1∶3，活化时间为6h，依次选取活化温度为50℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100℃，探究温度对活化效果的影响.结果由图2可知，随着温度增加，脱色率和活性度均增加，直至到达90℃后，出现减弱趋势，因此确定最佳活化温度为90℃.2.2 硫酸浓度和活化时间由于活化时间、硫酸浓度二者之间联系密切且对活化结果影响较为显著，因此实验过程中固定固液比为1∶3，活化温度90℃，同时改变活化时间与酸浓度，以寻求这两项指标的最佳组合.实验结果见图3、图4（见p97）.由产品的脱色率来看，当硫酸浓度为5%或10%时，酸度较低，活化速度较慢，活化耗时需达到6～8h，才可使产品具有较高的脱色率，且随着时间延长脱色率增长速度逐渐放缓趋于零；当硫酸浓度为15%时，活化反应较为迅速，反应4h脱色率即可达到99%以上，而后随着时间延长，脱色率增加不再明显；当硫酸浓度为20%时，反应时间为2h的产物与硫酸浓度15%的产物相比有一定优势，但随着时间的延长，优势逐渐减小，直至产生活化过度、脱色率降低的现象；脱色率最高值为99.5%，出现在硫酸浓度为20%、活化时间4h的组合.由产品活性度来看，较低的酸度会导致活化不完全，过长的时间则会造成活化过度，均会降低产物活性度；且随着酸度增加，造成活化过度所需的时间越来越短.活性度最高值为231.5mmol／100g出现在硫酸浓度为20%、活化时间2h的组合中，但该组合产物的脱色率仅为95.4%.综合而言，当硫酸浓度为15%、活化时间4h时，产物脱色率为99.3%，活性度221.9mmol／100g，两项指标均较佳，因此确定该组合为最佳的酸度、活化时间组合.2.3 活性白土产品质量指标按照所探索的最佳工艺参数，固液比1∶3，活化温度90℃，硫酸浓度15%，活化时间4h，生产1kg活性白土产品，测得其活性度为222.8mmol／100g，脱色率99.3%，游离酸0.125%，堆密度0.823g／cm3，比表面积为189.87m2／g，各项指标均达到了国标中活性白土的质量要求.3 活化机理分析对原土和活性白土分别进行化学成分、XRD、FTIR、TG－DTA分析，通过对比二者之间的性质差异，探究膨润土的活化机理.3.1 ICP－OES分析利用ICP－OES分别对原土和活性白土中的主要金属元素进行定量分析，结果见图5.酸化后，各金属元素含量均有下降，但减少量差别较大，Na2O、CaO 含量降低最多为86.71%、85.00%，这是因为Na＋、Ca2＋主要以水合离子的形式存在于层间域中，活化过程中极易被H＋置换；K2O含量降低了67.19%相比于Na2O、CaO较少，可能是因为仅部分K＋赋存于蒙脱石层间域中，其他的则存在于其他难溶硅酸盐中；Fe2O3、MgO含量分别降低了约59.34%、57.30%，这两种元素的减少，一方面是含Fe3＋、Mg2＋的易溶矿物溶解造成的，另外八面体片在活化过程中部分溶解也会造成以类质同象形式替代Al 3＋存在于蒙脱石八面体片中的Fe3＋、Mg2＋溶出；Al2O3含量降低最少仅为20.96%，因为八面体片中的与羟基结合的Al 3＋及四面体结构中以类质同象形式替代Si 4＋的Al 3＋均极其稳定，难以溶解［6］.3.2 XRD分析如图6（见p98），活性白土的d（001）峰相比于原土峰体变宽，强度值高幅度减少，可知活性白土的结晶度严重下降［7、8］.但膨润土主要的衍射峰依然存在，可知膨润土的主体骨架结构仍旧存在［9］.另外，长石矿物活化前后均存在的现象也验证了上文K＋离子部分存在于蒙脱石以外硅酸盐内的推断，而原土中存在菱水碳铁镁石，活化后这一矿物基本消失的现象也验证了关于Fe3＋、Mg3＋的相关推断，这类矿物的溶出也是活性白土颜色较原土白度增加的原因.3.3 FTIR分析如图7，原土红外光谱曲线中由 Al—O键振动引起的3 640cm－1和876cm－1处吸收峰在活性白土中基本消失，而活性白土曲线在1 302cm－1处出现了H＋吸收特征峰，这是由于蒙脱石八面体结构被部分溶解，H＋进入八面体晶格中减弱了Al—O键振动导致的［10］；活性白土曲线1 108cm－1处依然出现了钠基膨润土特征峰，可知活性白土依然保留了蒙脱石的基本结构；而 3 530cm－1、1 050cm－1、810cm－1处吸收峰加强［11］，513cm－1、460cm－1处的吸收峰有所减弱的现象，说明H＋还进入了Si—O四面体片中，填充于四面体片空穴中的H＋对—OH产生诱导作用，从而减弱了八面体片中Mg—OH、Fe—OH的振动，增强了四面体片中Si—O和O—H的振动；同时随着活化的进行，菱水碳铁镁石被溶解，从而导致460cm－1处吸收峰减弱.3.4 TG－DTA分析如图8，原土和活性白土均于50～220℃之间产生失重现象且出现吸热峰，这是由于矿物表面吸附水和层间水脱除所造成的［12］，原土的DTA峰值出现在89℃而白土的峰值出现在81℃，有所提前，这是由于活性白土晶体结构部分溶解使得层间羟基水脱除更易发生造成的；而从TG曲线上看，原土的失重率高于活性白土，说明原土含有更多羟基，而活化过程中膨润土会失去部分羟基［13］；在400～750℃间会出现第二个吸热峰，这是膨润土八面体和四面体结构发生晶格变化导致的，活性白土在这一区间内的失重率及失重速率均较原土低，这也是由于活性白土中金属阳离子在活化过程中溶出被H＋置换所造成的.综上所述，可知膨润土加酸活化的作用包含三个方面：即非硅酸盐矿物的脱除；层间阳离子被H＋取代；八面体和四面体组成的结构单元层被部分溶蚀，层内阳离子被部分溶出取代.而正是由于这三方面的作用，减少了活性白土中的杂质，提高了其纯度和白度；提高了层间阳离子的交换能力，即其化学吸附能力；且使活性白土结构疏松多孔，比表面积增加，增强了物理吸附能力.4 结论（1）以朝阳建平某膨润土为原料，以硫酸为活化剂，在固液比1∶3、活化温度90℃、硫酸浓度为15%、活化时间4h的条件下，制备出了活性度为222.8mmol ／100g，脱色率99.3%，游离酸0.125%，堆密度0.823g／cm3，比表面积为189.87m2／g的产品，各项指标均达到了国标中活性白土的质量要求.（2）利用多种分析检测手段，探求了膨润土的活化机理，即：非硅酸盐矿物的脱除；层间阳离子被H＋取代；八面体和四面体组成的结构单元层被部分溶蚀，层内阳离子被部分溶出取代.【相关文献】［1］David Christian Rodriguez－Sarmiento，Jorge Alejo Pinzon－Bello.Adsorption of sodium Dodecybenzene sulfonate on organphilic bentonites ［J］.Applied Clay 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(2)不同酸化剂对脱色用活性白土的活化效果研究
文章编号:1008-7524(2010)03-0020-04不同酸化剂对脱色用活性白土的活化效果研究Ξ孙德四,谢宝华,林志远(九江学院化学化工学院,江西九江332005) 摘要:考察了草酸、硫酸、盐酸3种活化剂对天然钙基膨润土的活化效果。
结果表明,在相同条件下,草酸对膨润土的活化效果最差,其活化产品的活性度低,游离酸明显偏高;盐酸的活化效果优于硫酸,得到产物的活性度(269.7～283.69)比硫酸的高(255.2～271.5);但盐酸活化产物的游离酸(0.048～0.089)比硫酸的稍高(0.045～0.055),且脱色率(89.55%～95.66%)较硫酸活化产品的低(91.2%～99.6%);3种活化剂的活化产品的活性度和游离酸随酸化剂用量的增加有类似的变化趋势。
实验结果也表明,产品的活性度与其脱色率成反向相关,活性度出现最大值所需的活化剂用量均比脱色率出现最大值时所需的用量要小。
实验确定硫酸作为最终的脱色用“高脱色率、低活性度、低游离酸”活性白土的酸化剂,其最佳活化工艺参数为:活化温度100℃、硫酸质量分数20%、活化时间4h 。
关键词:膨润土;酸化剂;活性度;脱色率中图分类号:TD985 文献标识码:A0 引言膨润土又称活性白土,是一种重要的日用化工和石油化工材料,在工业上得到了广泛的应用。
而我国的活性白土开发起步较晚,无论在数量、质量、规模以及品种上都远远低于发达国家[1,2]。
近年来在石化、油脂、环保等领域对活性白土吸附剂的需求不断增加,利用钙基膨润土加工活性白土已成为其高附加值利用的一个重要途径。
本研究旨在研究开发利用该膨润土矿制备具有高脱色率的活性白土的工艺和最佳工艺参数,为其高附加值利用提供科学依据。
鉴于此目的,利用草酸、硫酸、盐酸作为活化剂对江西上饶地区的天然膨润土的活化效果进行了研究,以寻找适合制备高脱色效果的活性白土的酸化剂及活化条件,为高效活性白土的生产提供理论依据。
膨润土的改性技术与应用研究现状
不 同的焙烧温度对膨 润土 的比表面积 和在有 机溶液 中 的分散性也存在影 响。膨润土 比表面积 面积随着 焙烧温度
性 和脱 色性等一系列优 良特性 。能吸 收 自身体 积 ８ ５倍 ～１
升高 而增 大 ，但 当温度 超过 ４ ０ ５ ℃时焙 烧膨 润土 的 比表 面
的水量 ，体积膨胀倍数 至 ３ 倍 ；分散悬 泽陛使其在水 介质 Ｏ 中可分散 成胶体悬 浮液 ；为 了保持 电价平衡 ，在 蒙脱石 的 结构单元 层之 间存 在着 Ｋ 、Ｎａ 、Ｃ ２ ａ 等大 半径 离子 的
阳离 子 ，这些离子 可与 同性 电价离子 发生等 电量交 换 ，从
而使 蒙脱 土具 有阳离子交换 能力 。所 以蒙脱土具 有吸 附各 种气 体 、液体 、有机物 和有 色物质 的能力 。膨润 土按 交换
ｈｔ ：／ｗｗｗ．ｍ ｓ ｑ∞ｍ ・ １ ・ ｔ ｐ ／ ｃ ａｔ ． ｅ
２１ 年 ・ ６ ０１ 第 期
材料综述
中国材料科技与设 备 （ 双月 刊）
积则开始减小 ，６ ０℃ 时急剧 下降 。焙烧 温度 对分 散性 的 ０
动 以及挤压时产生 的大量热都加 速 了离子 反应 。因此 挤压
１ 膨 润土 的矿 物 学特 性 及 类 型
膨润土 又名 “ 斑脱岩 ”或 “ 土岩 ” 膨 ，是一种 以蒙脱 石 矿物成分为 主 的粘土 岩 ，图 １是 蒙脱 石 晶体 单元 层 结构 。
蒙脱石 又称 “ 晶高 岭石 ”或 “ 岭石 ” 微 胶 ，是一种层状 含水
的铝 硅 酸盐 矿 物 ，其 理 论 结 构 式 为 ：Ｅ‘ Ｈｚ ｛ （ ｚ 】・ｎ Ｏ Ａ１ 一
膨润土改性方法及应用研究
膨润土结构 中八面体和四面体 间的中间层容 易跟外界 的阳离 子 发生 交 换 反应 ， 产 生 的各种 金 属 盐 离 子基 的膨 润 土具 有 很 多 的优 点， 包 括膨 润 土 膨胀 容 、 吸附 能力 大 、 离 子交 换 能 力 强 以及 悬 浮 颗粒 分 散好 等 特 点日 。 统计 资 料 表 明 ， 我 国膨 润土 数 量是 世 界 上最 多 的 国 家， 但 矿石 开 采 技术 的落 后导 致 膨 润土 的质量 较 差 。 因此 ， 对 膨 润 土 进 行改 性 以提 升其 质 量 成 为人 们 关 注 的重 点 。当前 ， 膨 润 土 的 改 性 方 法 主要 有 钠 化 、 活化、 有机 以及 纳米 改性 的方 式 。 改 性 后 的膨 润 土 在 其 性 能和 品 质上 都 得 到 了很 大 的提 升 ， 在环 境 保 护 以及 载 体 等 领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。 １改 性 方法 １ ． １钠化 改 性 陈 淑祥 等１ ３ １ 在 研 究 中使 用 氟化 钠 对 膨 润 土 进 行 改 性 ， 将 膨 润 土 的膨 胀 容提 高 到 了约 １ ０ ０ 毫 升 每克 。 其 他 常用 的 改性 剂 还有 碳 酸 钠 和氢 氧 化钠 ， 改 性 后 的膨 润 土 具有 吸水 率 高 、 膨 胀 系数 大 、 润 滑 性 能 高、 热 稳 定 及 可塑 性 强 的特 点 。
２ ． ４ 建材 工 业
膨润 土在 现代 工 业 中被 用 做硅 酸 盐 水泥 的主要 原料 ， 同时 在 防 水材 料 以及 陶瓷 、 建筑 材 料 等领 域 也 有着 广 泛 的应 用 。膨 润 土 的 引 入能 够 在 降低 墙体 材 料 重量 的 同时 ， 提 高材 料 的 强度 。 ２ ． ５ 农业 、 畜牧 业材 料 膨润土同时还是一种性能优 良的土壤改 良剂。 其有利于降低化 肥 的流失 ， 同 时提 升土 壤 的存 水 性 能 。 此外 ， 其也 被用 做 饲 料 的添 加 剂， 有 吸附体 内毒 素 的作用 。 ３结 束 语 我 国 的膨 润 土资 源 非常 的 丰 富 ， 对 膨 润 土进 行 加 工改 性 以提 升 其性能必将是未来膨润土发展 中的重点环节。目前 ， 现有 的改性主 １ ． ２ 活化 改 性 要集 中于膨 润 土 的钠 化 、 活化、 有机 改性 以及 纳米 复合 等 方 面 。 改 性 王 连 军 等 对 膨 润 土 进 行 酸 化 改性 处理 后 ， 表 面 积 特性 得 到 了 的膨 润 土在 环 境保 护 以及 载 体 等领 域发 挥 了 重要 的作 用 。 相信 随 着 很 大 的 提升 。惠博 然 等 ［ ５ １ 的研究 表 明无 机 酸在 膨 润 土 的 活化 中具 有 技术 的进 步 ， 会 有 更 高性 能 的膨 润 土 问世 。 增 强 其 吸 附及 脱 色 的强 度 。 Ｍａ ｇ ａ ｎ ａ等 制 备 了膨 润 土 的纳 米银 抗 菌 参 考 文献 复合 物 ， 其 比表 面积 及 吸 附能 力很 强 。 ［ １ ］ 曹明礼． 蒙脱石层 间化合物的制备 、 表征及其液相吸 附特性研究 １ ． ３ 有 机 改性 ［ Ｄ ］ ． 武汉： 武汉 理 工 大学 ， ２ ０ ０ ７ ． Ｓ ａ ｍ ｅ ｅ ｒ 等 在 其 研 究 中制 备 了 一 系 列 Ｃ Ｔ Ａ Ｂ、 羟基铝 、 环 己烷 改 ［ ２ 】 聂锦 旭 ． 改 性 膨 润 土 吸 附 剂 的 制备 及 其 在 废 水 处理 中的 应 用 『 Ｄ １ ． 性膨润土 ， 并 通过 苯 酚 的 吸附 实 验对 其 吸附 能 力进 行 了研究 。结 果 广 州 ： 中 国科 学 院研 究 生 院 ， ２ ０ ０ ５ ． 表明： Ｃ Ｔ Ａ Ｂ ／ Ａ １ 改性 优 于 Ｃ Ｔ Ａ Ｂ改 性 ， 优于热处理改性 ， 优 于 环 己烷 【 ３ 】 陈淑 祥 ， 袁健 ， 刘 海彬 ， 等． 钙 基 膨 润 土钠 化 改 型 新 方 法研 究ｆ Ｊ ］ ． 非 改性 ， 优 于 未 改性 的膨 润 土 。 陈 飞等 在 研 究 中制 备 了 Ｃ Ｔ Ａ Ｃ改性 的 金 属矿 ， １ ９ ９ ９ ， ２ ２ （ １ ） ： ８ — ９ ． 膨 润土 。有 机 改 性 的膨 润 土 在其 特 点 上具 有 溶 胀 性 大 、 分 散性 好 等 【 ４ ］ 王连 军 ， 黄 中华 ， 刘晓 东， 等． 膨 润 土 的 改性 研 究 ｆ Ｊ ］ ． 工 业水 处理 ， 特性 。 １ ９ ９ ９ ， １ ９ （ １ ） ： ９ － １ ． １ ． ４ 纳 米 复合 ［ ５ ］ 惠博 然， 李朝君． 活性 白土 干法生产工艺及 其改进 『 Ｊ ］ ． 非金属矿 ， 早 在 上 世 纪 的八 十 年代 ，研 究 人 员 利 用 插 层 聚 合 法 研 究 出 了 １ ９ ９ ９ （ ３ ） ： ３ ０ － ３ ３ ． Ｎ ｙ ｌ ｏ ｎ 膨 润 土 的 纳 米 复合 材 料 ， 复 合 材 料经 过 Ｘ Ｒ Ｄ以及 Ｔ Ｅ Ｍ 表 征 ［ ６ ］ Ｍａ ｇ ａ ｎ ａ Ｓ Ｍ， Ｑ ｕ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ａ Ｐ ， Ａ ｇ ｕ ｉ ｌ ａ ｒ Ｄ Ｈ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ａ ｎ ｔ ｉ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ 后 发现 Ｎ ｙ ｌ ｏ ｎ 在 膨 润 土 中有 着非 常 均 匀 的分 散状 况 ，而 Ｎ ｙ ｌ ｏ ｎ与 膨 ｏ ｆ ｍｏ ｎ ｔ ｍｏ ｒ ｉ ｌ ｌ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｉ ｌ ｖ ｅ ｒ Ⅲ．Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ 润 土 间较 强 的界 面 作 用 ， 提 升 了复 合 材料 的力 学 性 能 。 同时 制备 的 Ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ａ ： Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ８ １ （ １ ／ ２ ） ： １ ９ ２ — １ ９ ９ ． 纳米复合改性膨润土材料具有很 多特殊的功能 ， 能够作为高强材料 ［ ７ ］ Ｓ ａ ｍ ｅ ｅ ｒ Ａ １ － Ａ ｓ ｈ ｅ ｈ ， Ｆ ａ ｗ ｚ ｉ Ｂ ａ ｎ ａ ｔ ， Ｌ ｅ ｅ ｎ ａ Ａ ｂ ｕ － Ａ ｉ ｔ ａ ｈ ．Ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ 使用。 ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｌ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ２ 膨 润 土 的应用 Ｐ ｕ ｒ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，２ ０ ０ ３ ， ３ ３ （ １ ） ： １ － １ ０ ． ２ ． １ 环 保 材料 【 ８ 】 陈飞， 唐 宏科 ， 王腾 飞 ． 有机 膨 润土 的 制 备 与表 征 无 机 盐 工 业 ， 改 性 后 的膨 润 土具 有 层 间 比表 面 积 大 、 以 及不 同有 机基 团特 有 ２ ０ １ ０ ， ４ ２ （ １ ２ ） ： ３ ５ － ３ ６ ． 性能的特点 ， 成 为 了一 种性 能优 异 的吸 附 剂 ， 被 广 泛 的用 于 环 境 保 （ ９ ］ Ｅ ｒ ｅ ｎ Ｅ ， Ａ ｆ ｓ ｉ ｎ Ｂ ． Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｄ ｙ ｅ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｑ ｕ ｅ － 护 当 中 。例 如对 废 水 进行 杂 质 离 子 的吸 附 ， 利 用 分 离 吸 附能 力 的不 Ｏ Ｕ Ｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ａ ｗ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ － ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ［ Ｊ １ ．Ｄｙ ｅ ｓ 同对 油污 、 空 气 等 进行 净 化处 理 。 Ｅ ｒ ｅ ｎ 等 对 改性 后 膨 润 土在 废水 中 ａ ｎ ｄ Ｐ ｉ ｇ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ， ２ ０ ０ ８ ， ７ ６ （ １ ） ： ２ ２ ０ — ２ ２ ５ ． 的 吸 附能 力 进行 了研究 ， 结果 表 明 改性 后 的膨 润具 有 较 高 的 阳离 子 『 １ ０ ］ 朱岳， 戴金 明 ， 魏丽乔 ， 等． 膨 润 土抗 菌剂 的制 备 及 在 粘胶 纤 维 中 的 交换 容 量 ， 比未 改性 的 膨润 土 的性 能 提 高 了 ２ 倍。 的应 用［ Ｊ ］ ． 天 津工 业 大 学学报 ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ７ （ ５ ） ： ５ ９ — ６ ２ ． ２ ． ２催化剂及 载体 作者简介 ： 张平武（ １ ９ ７ ４ ， ９ 一 ） ， 男， 安 徽 省 芜 湖 市 繁 昌县 ， 现 职 膨润土经过高温煅烧后 ， 层 间 的 化 合 物 具有 粒 子 颗粒 小 、
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酸活化对膨润土 比表面积和 孔径 的影 响研究
温淑 瑶 ，马 占青 ，马毅 杰。
（．北 京 师 范 大 学 地 理 学与 遥 感 科 学 学 院 ，北 京 １０ ７ ； ．杭 州职 业技 术 学 院 化 学 工程 系， １ ０８５ ２ 浙 江 杭 州 ３ ０ １ ； ． 中 国科 学 院 南京 土 壤 研 究 所 ，江 苏 南京 ２ ０ ０ ） １０ ８ ３ １０ ８
Ｉ Ｎ ００ — ４ ６ ＳＳ １ ２ ９５
实８卷
第１ ０期
２１ 年 １ ０１ Ｏ月
豇二
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质 的 变 化 ， 不 是 主要 由表 面积 增 加 引起 的 ， 是 由 有 效 孔 （ 径 ＞ １ｎ 的 大量 增 加 引起 的 。 并 而 半 ｍ）
关 键 词 ： 润 土 ；酸 活 化 ；比表 面 积 ；孔 径 膨
中 图分 类 号 ： ３ ｉ ＴＢ ２
文献标志码 ： Ｂ
文 章编 号 ： ０ ２４ ５ （０ １１ — ０ ４ ０ １ ０—９ ６ ２ １ ）０ ０ ４— ３
摘
要 ： 别 用 质 量 分 数 为 ５ 、０ 、５ 、Ｏ 、５ 和 ３ 的硫 酸溶 液对 黑 山膨 润 土 进 行 酸 化 改 性 ， 乙 分 １ １ ２ ２ Ｏ 用
二 醇 乙醚 吸 附 法 和 氮 气 吸 附 法 对 黑 山膨 润 土 及 其 酸 化 土 的 比表 面 积 和 孔 体 积 进 行 分 析 。结 果 表 明 ： 润 土 膨 酸化改性后 ， 随着 硫 酸 质 量 分 数 的增 加 ， 表 面 积 增 加 不 明 显 ， 表 面 积 及 总 表 面 积 减 小 ； 径 大 于 １ｎ 的 外 内 半 ｍ 孔 的 体 积 明 显 增 加 ， 径 小 于 １ｎ 的 孔 的 体 积 逐 渐 减 小 直 至 为 ０ 半 ｍ 。可 见 ， 实 验 条件 下膨 润 土 酸 化 改 性 后 性 本
ａｅ ｎ ｏｅｒｄｕ ｆｂ ｎ ｏ ｅ ｒａａ ｄｈ ｌ ａ ｉｓｏ ｅ ｔｎｔ
Ｗ ｅ ｈ ｙ ｏ ，ＭａＺｈ ｎ ｉｇ 。ＭａＹｉ ｅ ｎｓ ｕ ａ ａ ｑｎ ｊ。 ｉ
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ｏ ｏｌ ｃｅ ｃ ，Ｃｈｎ ｓ ａ ｅ ｆＳ ｉｎ ｅ ，Ｎａ ｊ ｇ２ ０ ０ ｆ ｉＳ ｉｎ ｅ Ｓ ｉｅｅＡｃ ｄ ｍｙｏ ｃｅ ｃ ｓ ｎｉ １ ０ ８，Ｃｈｎ ） ｎ ｉａ
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