膨润土改性小知识
膨润土的改性研究
ａ 学 成 分 的 测定 ： 吸 附 剂 少 许 ， ．化 取 置 于 已喷金 的小 铜 片上 ， ＪＭ 一６０ 与 ｓ ３０扫 描 电
镜联结的 ｘ射线能谱仪上测定化学成分 。ｘ 射线能谱仪工作条件 ：０Ｏ Ｖ电压 ， ０ ０ ２ ．ｋ １ ×１ ０ １Ａ电流 ，５０ ｍ工 作距离 ，。 斜角 度 。 ２ １．ｍ Ｏ倾
的效果 ， 其对染化废水 Ｃ Ｄ和色度有 良好 的去除能力 ， Ｏ 当投加 ０ １ ． ％改 性膨 润土 ，Ｏ Ｃ Ｄ去 除率可达 ７ ％ ， ４ 脱色率达 ９ ％以上 。为天然膨润土 的表面改性及其在染化废水处理 中的 ５ 应用提供了有价值 的参考依据 。
膨润土（ ｅｔ ｉ ） Ｂ ｎ ｎ ｅ 是一种以蒙脱石为主 ｏｔ
．
待处 理染 化废水 ， 混合 均匀后 测定 并调 节 Ｐ Ｈ 值 ， Ｈ 一４ Ｋ 在 Ｙ ／ Ｓ型 调 速 多 用 振 荡 器 中 以 １０／ ｉ 荡 吸 附 一 定 时 间 ， 置 ， 上 清 ８ｒｍｎ振 静 取 达 ４ ０Ｃ时 ， Ｏ ５￣ Ｃ Ｄ和色度 的 去除效 果最 佳 ， 此时 ， 经改性 膨润 土处 理 后 的染化 废 水 Ｃ Ｄ Ｏ 由原 来 的 ４ ７ ｇ Ｌ降 至 ８ ｍ ／ ， 除率 达 ７ｍ ／ ３ ｇＬ 去
２ 结果 与讨 论
２ １ 高温 焙烧 法活化膨 润土 ．
吸 热峰 外 ， 乎 没有 其 它 的 吸 热 和放 热 峰 。 几
一
般认 为 膨 润 土 在 １３ ５～ ６ 。 范 围 内 主 ６ ． ３０（ ＝
要是缓 慢地脱 除表 面羟基 ， 结构不 发生 变化 。 在 扫描 电镜下 可观 察 到膨 润 土原 土 和 ４０Ｃ ５ ￣ 焙 烧土均 呈 现 出卷 边结 构 的板 状 体 ， 些 板 这 状 体构成 许 多小 孔 隙 ， 它们 为 膨 润土 吸附 水 体 中污染 物提供 了有利 的通道 和空 隙 ，５ ￣ ４ ０Ｃ
第七部分膨润土改性
填空
四、根据膨润土的原矿情况，软质膨润土无 须破碎，硬质膨润土则须利用（）和（） 将其破碎至粒径为（）厘米左右的碎块， 然后采用自然或加热干燥去除水分（水分 含量≤ ），手选或用振动筛剔除粒径 ≥ 的大块，最后利用雷蒙磨将细粒矿石 粉碎（约 目）。
概念：膨润土的表面改性
膨润土的表面改性是指用物理、化学、
它广泛应用于水泥硅酸盐应用于水泥硅酸盐制品新型建筑材制品新型建筑材料耐火材料化料耐火材料化肥黑有色金属选矿肥黑有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产以及玻璃陶瓷等生产行业对各种矿石和行业对各种矿石和其它可磨性物料进行其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨
膨润土加工与应用
阜矿职大附属工程技术学校 非金属材料加工专业讲义 2010年3月18星期四 （教学第三周）
作 业
一、影响膨润土热活化程度的因素有哪些？ 二、名词解释：①比表面积②机械力活化 ③超细粉碎④膨润土的热活化⑤酸活化 三、具体回答膨润土酸活化的最佳条件？ 四、影响膨润土酸活化的因素有哪些？ 五、论述：为什么说挤压钠化在低级膨润土的 升级过程中起着决定性的作用？ 六、回答出膨润土的酸活化方法和工艺过程？
机械设备名词解释：球磨机
球磨机是物料被破 碎之后，再进行粉碎 的关键设备。它广泛 应用于水泥，硅酸盐 制品，新型建筑材料、 耐火材料、化肥、黑 有色金属选矿以及玻 璃陶瓷等生产行业， 对各种矿石和其它可 磨性物料进行干式或 湿式粉磨。
球磨机是工业生产中广泛使用的 高细磨机械之一。 其种类有很多，如手球磨机，卧 式球磨机，球磨机轴瓦，节能球磨机， 溢流型球磨机，陶瓷球磨机，格子球 磨机等。 球磨机适用于粉磨各种矿石及其 它物料，被广泛用于选矿，建材及化 工等行业，可分为干式和湿式两种磨 矿方式。根据排矿方式不同，可分格 子型和溢流型两种。
有机膨润土的改性及其在生物废水处理中的应用
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有机膨润土改性技术是将普通膨润土（bentonite）赋予新的性质，使其具有更强的
吸收力和更具有抗菌力的一种技术。
有机膨润土改性是通过在其结构中引入有机离子，如
羧酸钠，咪唑离子，钠离子等来改变其结构，形成有机颗粒的组合的一种技术。
该改性技
术能够为膨润土赋予新的特性，可以提高其在高温、高盐等环境下的稳定性、抗酸性、抗
碱性和抗化学性，현황。
改性后的有机膨润土具有不容易溶解、电荷无若干重要作用，可以有效干扰和稳定有
机污染物的沉淀、吸附，并能够避免有机物再污染环境的能力，因此，它成为了生物废水
处理的理想选择。
有机膨润土可以用作废水处理剂，能够有效地对有机废水中含量较高的
有机物进行吸附，促使有机物继续沉淀，完善有机废水处理.另外，由于改性后的有机膨
润土具有良好的膜覆盖性能和良好的抗菌功能，因此还可以应用于生物废水净化，而且具
有良好的抗菌性。
因此，改性有机膨润土可以作为有效的生物废水处理剂，可以利用其优良的抗菌功能、凸起表面的凝聚力以及改性后的孔径尺寸，实现生物废水的有效处理。
此外，改性后的有
机膨润土具有极佳的杀菌性能和抗化学性，可以有效抑制有机物的再污染，延长生物废水
处理系统的使用寿命，提高废水出口水质，符合污染控制目标。
膨润土改性方法及应用研究
膨润土改性方法及应用研究膨润土是一种具有四面体及八面体结构组成的的硅酸盐矿物，具有物化性能优良、矿产丰富、价格便宜的特点，受到了研究人员的广泛关注。
特别是在膨润土改性的研究上取得了很多的研究成果，当前研究人员已经通过改性得到了钠化、活化、有机以及纳米改性的膨润土。
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。
文章就膨润土的改性方法以及应用进行了综述。
标签：膨润土；改性；应用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[2]。
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[3]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100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。
1.2 活化改性王连军等[4]对膨润土进行酸化改性处理后，表面积特性得到了很大的提升。
惠博然等[5]的研究表明无机酸在膨润土的活化中具有增强其吸附及脱色的强度。
Magana 等[6]制备了膨润土的纳米银抗菌复合物，其比表面积及吸附能力很强。
1.3 有机改性Sameer等[7]在其研究中制备了一系列CTAB、羟基铝、环己烷改性膨润土，并通过苯酚的吸附实验对其吸附能力进行了研究。
结果表明：CTAB/Al改性优于CTAB改性，优于热处理改性，优于环己烷改性，优于未改性的膨润土。
最详细的膨润土的加工技术
最详细的膨润土的加工技术：提纯、改型、活化、改性2009-09-28 15:28目前，膨润土的加工技术主要是提纯、改型、活化、改性（有机土制备）。
（1）提纯膨润土的选矿提纯方法可分为三种，即手选、风选（干法）和水选（湿法）。
手选主要用于原矿蒙脱石含量较高的膨润土。
手选一般在采矿场进行，人工将矿石中的废石挑选出来。
也可以根据应用领域的技术指标要求分地段、分层位采矿，分别堆放，单独加工。
目前国内多用手选，加工流程如下：原矿→干燥→磨粉→风选分级→包装干燥一般分二段进行，先将矿石放在料场上进行自然干燥，使原矿水分从40％降到25％以下，然后进行粗破碎，破碎产品粒度为30～40mm。
将破碎产物进一步干燥，一般采用气流干燥和流态化干燥。
采用的干燥设备主要有流态化干燥机、回转百叶窗式烘干机、旋风式烘干机、回转干燥机等。
烘干温度250℃以下，产品水分控制在小于6％～12％。
烘干温度过高或烘干时间过长都会影响产品质量，甚至失去胶性。
磨粉一般采用雷蒙磨，产品细度根据用户要求而定，一般为100～325目。
粉磨后的产品用旋风器式分级机进行分级除砂（杂）后即得最终产品。
欲获得高纯度膨润土或蒙脱石，或加工利用蒙脱石含量为30％～80％的中低品位膨润土资源，要采用湿选或湿法提纯工艺。
膨润土的湿法提纯工艺流程，将膨润土原矿破碎至小于5mm，加水搅拌制成含量为25％左右的矿浆，然后用螺旋分级机或其他水力分级机分离出粒度较粗的砂粒和碳酸盐矿物，剩余的悬浮液进入高速旋转的离心沉降分离机，如卧式螺旋卸料沉降式离心机，进一步分离细粒碳酸盐和长石等杂质，得到粒度小于5um，膨胀倍数20以上的高纯度蒙脱石或膨润土浆料或悬浮液，将这种浆料过滤、干燥和打散解聚后即得到高纯度膨润土产品。
离心分离后的沉降物除了含有少部分细粒碳酸盐和长石等杂质外还含有较多的能够满足活性白土生产要求的膨润土，因此，将其与一定量的酸反应后可生产活性白土。
另一种湿法提纯方法是重偏磷酸盐法。
膨润土的改性及其在废水处理中的应用研究
膨润土的改性及其在废水处理中的应用研究膨润土的改性及其在废水处理中的应用研究膨润土是一种常见的天然矿物质，具有很强的吸附性能和离子交换能力。
然而，膨润土在废水处理中的应用受到其自身性质的限制，比如比表面积较小、吸水性能低等。
因此，对膨润土进行改性以增强其吸附性能，提高废水处理效果成为研究的热点。
膨润土改性的方法有很多种，包括物理改性、化学改性和生物改性等。
其中，物理改性是通过物理手段改变膨润土的颗粒形貌和结构，以提高其比表面积和孔隙率。
常用的物理改性方法有机械研磨、高温煅烧和酸碱处理等。
化学改性则是通过将膨润土与化学试剂进行反应，改变其化学性质，例如使用有机酸、阳离子表面活性剂或聚合物等。
而生物改性则是利用微生物、微型植物等进行改性，使膨润土表面具有更多的微观生物学反应活性位点。
这些改性方法可以单独使用，也可以组合使用，以得到更好的改性效果。
膨润土改性后在废水处理中的应用主要体现在吸附废水中的污染物方面。
膨润土具有优秀的吸附能力，可以吸附废水中的重金属离子、有机物和染料等。
通过调节膨润土的物理、化学和生物性质，可以使膨润土对不同类型的污染物具有更高的吸附选择性和吸附容量。
比如，使用酸碱处理改性的膨润土对重金属离子具有更好的吸附性能，能够有效去除废水中的铅、镉、铜等重金属离子；而使用阳离子表面活性剂改性的膨润土对有机物的吸附性能较好，可以去除废水中的苯、甲醛、酚类物质等。
除了吸附废水中的污染物，膨润土改性还可以在废水处理中起到净化悬浮物和调节废水pH值的作用。
膨润土在废水中加入后，可以吸附并沉淀悬浮物，使废水澄清。
同时，膨润土能够吸附水中的酸碱物质，调节废水pH值，使其达到合适的范围，从而保证后续处理工艺的顺利进行。
然而，膨润土改性在实际应用中还存在一些问题。
首先，膨润土改性工艺复杂，操作条件较为苛刻，需要较高的技术水平和设备支持。
其次，膨润土改性后的处理成本较高，尤其是对于大规模废水处理来说，成本压力较大。
碱性钙基膨润土的改性及表征
2 实验部分
2.1膨润土制备活性白土：盐酸半干法制备高性能活性白土 膨润土制备活性白土： 膨润土制备活性白土
以盐酸为改性剂，改性剂中的 以盐酸为改性剂，改性剂中的H+与膨润土层间及晶体结构中的金 与膨润土层间及晶体结构中的金 属离子进行交换，使之成为以H+为主要交换离子的膨润土。HCl 为主要交换离子的膨润土。 属离子进行交换，使之成为以 为主要交换离子的膨润土 半干法制备活性白土可以解决H2SO4方法的缺点，盐酸分子质量 方法的缺点， 半干法制备活性白土可以解决 方法的缺点 较硫酸小，且不会与金属离子Ca2+、Al3+等产生沉淀，不会阻 等产生沉淀， 较硫酸小，且不会与金属离子 、 等产生沉淀 碍活化的进行，影响活性白土的离子交换能力。 碍活化的进行，影响活性白土的离子交换能力。 反应机理： 反应机理： (Bent)2-Ca +2HCl→2 H-bent +CaCl2① → ① (Bent)2-Mg +2HCl→2 H-Bent +MgCl2② → ② (Bent)3-Fe +3HCl→3 H-Bent +FeCl3③ → ③ (Bent)3-Al +3HCl→3 H-Bent +AlCl3④ → ④ [Bent表示膨润土， H—bent表示活性白土，Bent-Ca-OH表示 表示膨润土， 表示活性白土， 表示膨润土 表示活性白土 表示 碱性钙基膨润土] 碱性钙基膨润土 膨润土经过无机酸活化得到一种层状材料—活性白土 膨润土经过无机酸活化得到一种层状材料 活性白土 1) 先将少量稀 先将少量稀HCl与膨润土制成浆状； 与膨润土制成浆状； 与膨润土制成浆状 2) 混合均匀后放入恒温干燥箱中边干燥边反应 ， 在干燥过程 混合均匀后放入恒温干燥箱中边干燥边反应， 中盐酸的含量和浓度逐步提高，从而提高活化程度； 中盐酸的含量和浓度逐步提高，从而提高活化程度； 3) 该过程在较低温度下进行且无需搅拌， 大大降低了能量消 该过程在较低温度下进行且无需搅拌， 提高了活性白土的活性度。 耗，提高了活性白土的活性度。
膨润土的提纯和改性
膨润土的提纯和改性[制备办法]因为自然膨润土的品质存在不足之处，挺直加以用法效果不佳，为了满足某些行业的需要和提高膨润土产品的档次，需要对膨润土举行分别提纯、改性等处理，以提高其性能。
(1)膨润土的提纯膨润土的提纯办法有干法和湿法两种。
干法(风选)是目前国内外的主要选矿办法，该法适用于蒙脱石含量高(蒙脱石含量大于80%)、粒度较细而脉石矿物石英、长石较粗的矿石。
其工艺流：膨润土原矿→自然干燥→破裂→气流干燥→风选分级→包装。
该法工艺流程简便，处理量大，但产品质量不易控制。
湿法提纯方式有2种：①200目矿粉→加水浸泡制浆→1级提纯→2级提纯→3级提纯→脱水→干燥粉碎→精土；②小于100目矿粉→制浆(10%～20%)→沉淀悬浮液(弃去残渣)→离心分别→高纯度浆液(弃去细渣)→过滤→滤饼(70%水循环利用)→反絮凝剂→精土。
两种办法的主要区分是添加种类较多的絮凝剂和反絮凝剂，因絮凝剂使脱水过程中的蒙脱石颗粒快速聚拢紧缩，比表面积变小，颗粒部分表面被絮凝剂笼罩，使其固有的膨胀、吸附和粘接等性能降低，影响其在一些产品中的应用，湿法能将蒙脱石含量提高到90%左右，但一些细小微粒用水沉淀不出来，且产量很低。
经纯化后的膨润土可用于制备各种改型膨润土和复合纳米材料等。
(2)膨润土的改性 I.膨润土的钠化改型自然界中膨润土的储量以钙基膨润土为最多、最广泛。
因为钠离子比钙离子有更强的水合作用，故钠基膨润土比钙基膨润土具有更优越的物化性能，如吸水率大、膨胀倍数高、阳离子交换容量大，胶体悬浮液触变性、黏性、润滑性好，热稳定性好并具有较强的可塑性和粘接性等。
故有时需将钙基膨润土改型为钠基膨润土以提高其经济价值和应用价值。
Na2CO3、NaOH及NaCI-NaOH体系成本较低、效果较好，是国内目前用得最多的钠化改型剂。
钠化改型钙基膨润土的过程为：这是一个可逆交换反应，为了使反应向右举行，可提高[Na+]或降低[Ca2+]。
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膨润土改性小知识
天然膨润土在实际应用中性能不够理想，或不能满足特殊应用领域使用要求时，常常需要进行人工改性。
改性的原理是蒙脱石在水溶液中吸水膨胀并分散形成胶体，晶层间阳离子以水化离子形式出现，这些水化阳离子与晶体联结并不牢固，可被溶液中其它离子置换取代。
这种离子交换过程主要在晶层之间进行，不会引起晶体骨架改变。
根据这一原理，可以使用一些无机（锂、钠、钾）或有机阳离子，通过离子交换，实现膨润土的改性。
目前常见的改性的膨润土主要有以下几种：
（1）有机膨润土
有机膨润土是长碳链季铵盐与膨润土反应的产物。
它是利用季铵盐离子与粘土中的可交换离子相互作用，使大的有机离子进入土板层间，覆盖在粘土级粒子粘土表面，形成稳定的有机产品。
有机膨润土有湿式和干式两种制法。
湿式制法是以水为分散介质，将膨润土先制成浆液，再与季铵盐进行反应。
具体操作步骤如下：
去除膨润土中的杂质，制成土浆液，一般固含量为10～20％。
将土浆液进行高速剪切分散，使粒度达到粘土级。
使土浆液与季铵盐反应。
从浆液中分离出有机土，进行洗涤。
在温度<50℃的条件下，使有机土干燥。
干式制法是一种操作简单、生产效益高的新方法。
制备时将粘土和适量的季铵盐（占粘土的15～55％）充分混合，在无水和高于季铵盐熔点的温度下反应５～30min。
反应完毕，经研磨、过筛、得200目的干态物。
它可作为油井钻探液的增稠剂。
（2）锂基膨润士
目前，能在有机溶剂中溶胀和形成胶体的材料较少。
而锂基膨润土能够在有机溶剂中溶胀成胶，但我国迄今尚未发现天然锂膨润土。
通过对贮量丰富、生产量大的钙膨润土进行简单的改性处理，可得到锂膨润土。
在钙膨润土—体系中加入锂盐（如碳酸锂），使锂离子取代钙离子并达到饱和，即可使钙膨润土变为锂膨润土，达到改性的目的。
这种改性过程可表示为：
膨润土 - Ca＋Li2CO3 →膨润土 - Li＋CaCO3
将一定粒度原料膨润土和碳酸锂，混匀后加入适量水（水/土 = 4.4～4.8），室温下搅拌反应一定时间后，取出产物烘干、粉碎即得产品。
（3）钠基膨润土
一般地讲，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。
所以，钠基膨润土比钙基膨润上经济价值高，工业上常将钙土钠化制备钠土。
膨润土的钠化反应，需要在水及一定温度下才能进行。
实现这种钠化反应的途径很多，目前已知的途径有悬浮液法、堆场钠化法、轮辗钠化法、挤压钠化法、双螺旋钠化法等。
在涂料生产中常采用悬浮钠化法，此法是在钙基膨润土中加入钠盐改性剂，配制成浆，然后进行搅拌或陈化处理。