凹凸棒石粘土的物化性质研究进展
凹凸棒吸附材料研究进展
科研开发2019·02175Chenmical Intermediate当代化工研究凹凸棒吸附材料研究进展＊何静1,2 张栋1,2 吴磊1,2 苏琼1,2 庞少峰1,2 王彦斌1,2﹡（1.西北民族大学化工学院 甘肃 7300302.甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室 甘肃 730030）摘要：随着化学工业的高速发展，其所带来的水体污染问题已成为全球性的主要环境问题之一，针对水体污染的治理问题引起了研究人员的广泛关注。
由于凹凸棒良好的吸附性能，使得科研人员进行了一系列的研究。
本文在介绍了凹凸棒的基本结构特性的基础上，综述了近年来凹凸棒黏土的结构改性方法及在水处理方面的研究进展。
最后对凹凸棒的研究发展进行了展望。
关键词：凹凸棒；结构改性；吸附研究进展中图分类号：T 文献标识码：AResearch Progress in Adsorption of AttapulgiteHe Jing 1, 2, Zhang Dong 1, 2, Wu Lei 1, 2, Su Qiong 1, 2, Pang Shaofeng 1, 2, Wang Yanbin 1, 2 1.Northwest Minzu University, School of Chemical Engineering, Gansu, 7300302.Key Laboratory for Utility of Environment-friendly Composite Materials and Biomass in Universities of Gansu Province,Gansu, 730030)Abstract ：With the rapid development of the chemical industry, the problem of water pollution has become one of the global environmentalissues, which has widely aroused researchers’ attention. Because of the great adsorption properties of attapulgite, researchers have conducted a series of studies. In this paper, the modified methods of attapulgite clay were also summarized in recent years. The research progress and its application in the wastewater treatment was reviewed. At last, the development of attapulgite was expected.Key words ：attapulgite ；structural modification ；adsorption research progress1.前言一个世纪以来，化学工业在推动人类社会经济发展及改善人类生产生活方面功不可没，然而随着其高速发展也造成了较为突出的全球性环境问题，这些问题在一定程度上又阻碍了社会经济的发展。
凹凸棒粘土的研究现状及发展趋势
蓬黧量爨整!凰，凹凸棒粘土的研究现状及发展趋势陈冠熠(天津工业大学，天津市300160)j|毽镳『}{|j豁l姆遴气酶舀蒜媾警馘醚交孤意篝整专鸷晦j蛰玛疆酶蠛强鹋硬誉誉曦最黪壅臻谤囊潦《蕊狳辆鞭凝聚戆瓷美鹣翅1氇蒋嵩妥j镪决战乖畦《i0≮i；j；：{ii叠乏j li{；1；_}；|l；{|}{i§ij§；!I|=tt誊ilE专；§}j{__}?§j j瓢t{；¨i|i__U皂奁蕊强舀稀满i擎^：I乙淳臻淑誊錾莓曦壤磊戳媾翥法蛩鸯．聚趋黉警j薯|；i|}¨i*i j i；毫I；i§i。
t1_；|j1I|t；ii|i I l凹凸棒黏土简称凹土(a t t a pul gi t e)，又名坡缕石(pa l ygors ki t e)，是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的黏土矿，具有滑感、质轻、吸水I蛔虽、遇水不膨胀、湿时具有黏性和可塑性等特性。
由于它本身的特殊结构，凹土已在建材、采矿、化肥、食品、农药、印染、环保等领域得到广泛应用，素有“千面用土”之称。
1凹凸棒的粘土的化学结构Fq土的理论化学式为M95s i8020(O H)2(O H2)44H20，其结构已由Br adl ey于1940年提出，凹凸棒石的晶体结构属：1)型过渡I生层链状结构，上下；2)层是S i一0四面体，中间1层是性I、M g、Fe)一O一(O H)八面体。
单晶内部是7LJA结构，内部拥有巨大的比表面积，属于多孔材料。
独特的微观结构、外观形貌以及荷电性质，使凹土具有强吸附性，在选择吸附、吸附—缓释、脱色、吸水、除臭、去味、催化、离子交换、分散、悬浮、触变、平流、流变、黏结、抗盐、热稳定等方面具广泛作用。
2凹凸棒黏土的基本性质1)吸附性。
H-I-的吸附性主要取决于它较大的比表面积和特殊的表面物化结构及离子状态。
凹土的化学吸附作用主要表现为：a．硅氧四面体内类质同象置换，产生弱电子；b．与金属阳离子配位的水分子与吸附核形成氢键：c．S卜C卜-Si中氧硅键的断裂可以与被吸附的物质形成共价键，产生较强的吸附能力；d非等价类质同象置换及配位水失去而产生的电荷不平衡负电性吸附。
凹凸棒石粘土的改性处理和应用研究进展
2 凹凸棒土的改性
常用的凹凸棒石粘土改性方法分为热处理 、 酸 处理 、 碱处理和有机改性处理 . 适当的热处理和酸 处理可以增大凹凸棒土的比表面积 , 增加活性中心
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
, 其截面为
0. 37 nm × 0. 64 nm. 微观的层链状结构致使凹凸棒
土宏观呈纤维状形貌 , 其孔道在沿着纤维生长方向 上 . 由于自身结构中的纳米级孔道 , 因而天然的凹 2 凸棒土具有很大的内表面积 (高达 600 m / g) ; 同 时 , 由于晶体颗粒细小只有几十纳米 , 因而外表面 积也很大 , 可高达约 300 m / g . 正是因为其较大的比表面积 , 特殊的表观形貌
赵 旭 , 袁忠勇
(南开大学化学学院新催化材料科学研究所 , 天津 300071)
摘 要 : 凹凸棒石粘土由于其特有的纤维状形貌 、 高比表面积 、 微孔孔道和稳定的结晶态结构 , 在吸附 、 脱色 、 流变性和催化等方面有非常广泛的工业应用 . 本文较为全面地综述了凹凸棒石粘土的活化改性处理方法 , 总 结了目前凹凸棒土的实际应用领域 , 指出其工业应用发展前景 . 关键词 : 凹凸棒石粘土 ; 改性处理 ; 吸附 ; 催化 中图分类号 : O613. 7 收稿日期 : 2009 - 07 - 02 作者简介 : 赵旭 ( 1985 - ) , 女 , 硕士研究生 , 主要从事新催化材料和催化反应的研究 . 通讯联系人 : 袁忠勇 (1968 - ) , 男 , 南开大学特聘教授 ,博士生导师 , 研究方向 : 多孔材料和纳米催化 . 文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 4970 ( 2009 ) 05 - 0001 - 10
凹凸棒石粘土的抗菌性能研究及其在医疗材料中的应用
凹凸棒石粘土的抗菌性能研究及其在医疗材料中的应用摘要：凹凸棒石粘土是一种天然矿物材料，具有出色的抗菌性能。
本文通过对凹凸棒石粘土的抗菌性能进行研究，并探讨了其在医疗材料中的应用潜力。
研究表明，凹凸棒石粘土具有广谱抗菌作用，对多种细菌、真菌和病毒均具有杀菌作用。
同时，凹凸棒石粘土还具有良好的生物相容性和可调控性，可应用于医疗材料的制备中，例如制备抗菌敷料、骨修复材料等。
本研究为凹凸棒石粘土在医疗领域的应用提供了理论依据。
1. 引言凹凸棒石粘土是一种层状矿物材料，主要成分为高岭土和蒙脱石。
凹凸棒石粘土具有优异的物化性能和巨大的应用潜力。
近年来，随着人们对抗菌性能的需求不断增加，凹凸棒石粘土在医疗材料中的应用受到了广泛关注。
本文通过对凹凸棒石粘土的抗菌性能进行研究，探索了其在医疗材料中的潜在应用。
2. 凹凸棒石粘土的抗菌性能研究2.1 抗菌机制凹凸棒石粘土具有广谱抗菌作用。
其主要抗菌机制包括物理吸附、电荷作用、微生物细胞膜破坏、细胞质透过性增加等。
凹凸棒石粘土表面具有大量负电荷，并具有高度吸附能力，可以吸附并去除菌体，破坏细菌的生物膜结构，阻碍细菌生长和繁殖。
此外，凹凸棒石粘土还可以释放活性离子，如Ag+、Cu2+等金属离子，对微生物产生抑制作用。
因此，凹凸棒石粘土具有较高的抗菌效果。
2.2 实验研究针对凹凸棒石粘土的抗菌性能，科研人员进行了一系列的实验研究。
研究发现，凹凸棒石粘土对多种细菌、真菌和病毒均具有杀菌作用。
例如，一项研究表明，添加凹凸棒石粘土的纤维材料可以有效抑制大肠杆菌的生长，实现高效抗菌。
另一项研究发现，凹凸棒石粘土纳米片能够抑制金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的生长，显示出良好的抗菌效果。
此外，在病毒的抑制方面，凹凸棒石粘土也表现出了显著的杀灭效果。
3. 凹凸棒石粘土在医疗材料中的应用3.1 抗菌敷料凹凸棒石粘土可以应用于医疗敷料的制备中，以提供更好的细菌防护效果。
通过将凹凸棒石粘土纳米片嵌入纺织材料中，可制备出具有持久抗菌性能的敷料。
凹凸棒石粘土的热稳定性及其在高温材料制备中的应用研究
凹凸棒石粘土的热稳定性及其在高温材料制备中的应用研究引言：近年来，高温材料的应用需求不断增加，特别是在航空航天、能源、冶金等领域。
在高温条件下，材料的热稳定性成为一项重要的研究内容。
凹凸棒石粘土具有优异的结构特性和热稳定性，在高温材料制备中展示出了广泛建用的潜力。
本文将重点研究凹凸棒石粘土的热稳定性及其在高温材料制备中的应用，并探讨相关的研究进展。
一、凹凸棒石粘土的热稳定性分析1.1 凹凸棒石粘土的特性与结构凹凸棒石粘土是一种具有多孔性结构的矿物材料，主要由具有层状结构的高岭石矿物组成。
其独特的层状结构赋予了其优异的热稳定性和化学稳定性。
1.2 热稳定性测试方法为了评估凹凸棒石粘土的热稳定性，常用的方法包括热重分析（TGA）、差热分析（DSC）和高温X射线衍射（XRD）等。
通过这些测试方法，可以确定凹凸棒石粘土在高温条件下的热行为和相变过程。
1.3 凹凸棒石粘土的热分解机理凹凸棒石粘土在高温条件下主要经历结构脱水、热分解和形态转变等过程。
研究表明，其热分解过程可以分为失水、脱羟、脱氧和形态转变四个阶段，各阶段的温度范围和反应机理有所不同。
二、凹凸棒石粘土在高温材料制备中的应用研究2.1 凹凸棒石粘土的改性方法为了提高凹凸棒石粘土的性能和应用范围，研究人员通过各种方法对其进行改性，包括机械改性、化学改性和物理改性等。
改性的凹凸棒石粘土可以具有更好的热稳定性和加工性能，从而满足不同高温材料制备的需求。
2.2 凹凸棒石粘土在陶瓷材料中的应用由于凹凸棒石粘土具有良好的热稳定性和结构调控能力，它在陶瓷材料制备中得到了广泛应用。
例如，可以利用凹凸棒石粘土作为陶瓷的填料，增强陶瓷材料的力学性能和热稳定性。
2.3 凹凸棒石粘土在耐火材料中的应用耐火材料是一类能够在高温条件下保持稳定性和耐久性的材料，凹凸棒石粘土作为一种优良的原料，可以用于耐火材料的制备。
研究表明，凹凸棒石粘土可以作为耐火材料的骨料、增强剂或填料，提高耐火材料的耐高温性和化学稳定性。
凹凸棒石粘土的耐火性能研究及其在耐火材料中的应用
凹凸棒石粘土的耐火性能研究及其在耐火材料中的应用凹凸棒石粘土是一种常见的天然材料，具有良好的绝热性和耐火性能。
本文将对凹凸棒石粘土的耐火性能进行研究，并探讨它在耐火材料中的应用。
首先，我们需要了解凹凸棒石粘土的物理和化学性质。
凹凸棒石粘土主要由高岭土、石英砂以及其他添加剂组成。
高岭土是一种具有高温稳定性的粘土矿物，可以在高温下保持其结构的稳定性。
石英砂具有高熔点和优良的耐火性能。
这些原材料的组合使得凹凸棒石粘土具有优异的耐火性能。
接下来，我们将研究凹凸棒石粘土的耐火性能。
首先，可以进行烧结试验来评估其耐火性能。
通过将凹凸棒石粘土样品暴露在高温下，观察其是否能够保持其结构的稳定性和化学性质的变化。
此外，可以测量其热导率，以评估其绝热性能。
较低的热导率意味着较好的绝热性能，可用于隔热材料的制备。
然后，我们可以研究凹凸棒石粘土在耐火材料中的应用。
凹凸棒石粘土可以用作浇注料、砌体和衬里材料等多种耐火材料的原料。
例如，在耐火砖的制备中，凹凸棒石粘土可以作为黏结剂添加到高岭土和石英砂中，增强其耐火性能。
此外，凹凸棒石粘土还可以用于制备耐火涂料、耐火纤维和耐火陶瓷等材料，以满足不同领域的需求。
凹凸棒石粘土在耐火材料中的应用还可以进一步扩展。
通过改变凹凸棒石粘土的配比和添加剂的种类和比例，可以调整其耐火性能和物理性质，以满足不同应用环境的需求。
此外，还可以通过控制凹凸棒石粘土的烧结温度和时间来改变其微结构和物理性能，进一步提高其耐火性能。
除了在传统的耐火材料中的应用外，凹凸棒石粘土还可以用于新兴的高温能源和环境领域。
例如，可以将凹凸棒石粘土用于制备高温气体过滤器，用于高温燃烧产生的废气处理。
此外，凹凸棒石粘土还可以用于制备太阳能电池的背电极材料，以提高其耐高温性能和稳定性。
综上所述，凹凸棒石粘土具有良好的耐火性能和绝热性能，适用于各种耐火材料的制备。
通过进一步研究和开发，凹凸棒石粘土在耐火材料以及高温能源和环境领域中的应用潜力将会更加广泛。
凹凸棒石粘土的晶体结构与热稳定性研究
凹凸棒石粘土的晶体结构与热稳定性研究凹凸棒石是一种常见的矿物，具有独特的晶体结构和热稳定性特性。
在本文中，我们将探讨凹凸棒石的晶体结构以及热稳定性的研究进展。
凹凸棒石是一种层状硅酸盐矿物，化学式为Al2Si2O5(OH)4。
它的晶体结构可以描述为层状的硅酸盐框架，其中每个硅酸盐层由硅酸四面体和镓酸四面体交替排列而成。
在每个硅酸盐层之间，存在层间阳离子（如Al3+）和水分子，它们通过氢键相互连接。
这种层状结构赋予了凹凸棒石良好的层间吸附能力和离子交换性质。
凹凸棒石的晶体结构对其热稳定性有着重要影响。
研究表明，凹凸棒石的晶体结构在高温下可能发生变化，其中最常见的是水分子的脱附和层间阳离子的游离。
水分子的脱附通常在200-400℃范围内发生，其结果是层间距的缩小。
而层间阳离子的游离则主要发生在400-600℃范围内，导致晶体结构的破坏和表面积的增加。
研究人员对凹凸棒石的热稳定性进行了广泛的实验研究。
其中，热重分析是最常用的方法之一。
热重分析通过加热样品，并测量其质量的变化，可以确定凹凸棒石在不同温度下的热分解行为。
实验结果显示，凹凸棒石的热分解温度一般在600℃以上，并且随着加热速率的增加而增加。
此外，热重分析还可以确定凹凸棒石的热分解路径和反应动力学参数。
除了热重分析，X射线衍射也是研究凹凸棒石晶体结构的重要工具。
通过测量凹凸棒石在不同温度下的X射线衍射图谱，可以获得其晶格参数和晶体结构的变化信息。
实验结果表明，高温处理会导致凹凸棒石晶体结构的变形和层间距的变化。
此外，X射线衍射还可以确定凹凸棒石的热脱附行为和晶体结构的相变过程。
除了实验研究，理论模拟也对凹凸棒石的晶体结构和热稳定性进行了深入研究。
分子动力学模拟和密度泛函理论等方法被广泛运用于该领域。
这些模拟研究可以提供凹凸棒石的微观结构和热力学性质的详细信息，为实验研究提供理论依据。
综上所述，凹凸棒石是一种具有特殊晶体结构和热稳定性的矿物。
凹凸棒石的晶体结构由层状硅酸盐框架和层间阳离子、水分子构成，在高温条件下可能发生变化。
凹凸棒石的化学合成方法及结构调控
凹凸棒石的化学合成方法及结构调控凹凸棒石（Montmorillonite）是一种重要的黏土矿物，具有多孔性和层状结构，具有广泛的应用潜力。
本文将探讨凹凸棒石的化学合成方法以及结构调控的相关研究进展。
凹凸棒石的化学合成方法有多种途径，常见的包括水热法、溶胶-凝胶法、离子交换法等。
其中，水热法是一种较为常用的方法，通过在高温高压条件下，将合适的硅源和铝源与碱性溶液反应，形成凹凸棒石的矿物结构。
此外，溶胶-凝胶法也被广泛应用于凹凸棒石的制备中，该方法在溶液中形成定向排列的微小颗粒，然后通过热处理使其转变为凹凸棒石。
离子交换法则是通过将原先存在的外层阳离子替换为其他阳离子的方式来实现凹凸棒石的制备。
在凹凸棒石的结构调控方面，研究人员通过调控合成条件、添加表面修饰剂、外源掺杂以及负载功能材料等方法，实现了对其结构的调控。
例如，在合成过程中，可以通过调节反应温度、压力和溶液浓度等制备条件来调控凹凸棒石的层间距和孔隙结构。
此外，表面修饰剂的引入可以改变凹凸棒石的表面性质和在其他材料中的分散性。
外源掺杂则是通过向合成体系中引入其他金属离子或有机分子，实现对凹凸棒石结构的改变和功能的增强。
另外，利用凹凸棒石的多孔性和层状结构，可以实现对其进行负载功能材料，如催化剂、药物等，进一步扩展其应用领域。
凹凸棒石作为一种重要的黏土矿物，具有广泛的应用潜力。
其在环境领域和化工领域的应用研究也取得了显著的进展。
在环境领域，凹凸棒石可用于废水处理、重金属离子吸附和土壤修复等方面。
由于其具有较大的比表面积和孔隙结构，凹凸棒石能够有效吸附废水中的有机物和重金属离子，达到净化水质的目的。
此外，凹凸棒石还可以用于土壤修复，可以促进植物根系的生长和吸收污染物。
在化工领域，凹凸棒石的应用主要聚焦在催化剂、吸附剂、分离材料等方面。
由于其层状结构和多孔性，凹凸棒石可以用于催化剂的制备。
通过调控其结构和添加金属离子，可以将凹凸棒石转化为催化剂，用于有机合成和催化转化等反应。
凹凸棒石粘土的抗氧化性能研究及其在防腐材料中的应用
凹凸棒石粘土的抗氧化性能研究及其在防腐材料中的应用随着工业化进程的发展，金属材料的防腐蚀需求越来越重要。
抗氧化性能是材料在氧气作用下的稳定性能，对于防止材料的老化、腐蚀及延长材料的寿命至关重要。
因此，研究材料的抗氧化性能及寻找新型防腐材料具有重要意义。
本文将探讨凹凸棒石粘土作为一种潜在的防腐材料，其抗氧化性能的研究以及在防腐材料中的应用。
凹凸棒石粘土是一种自然矿物，主要成分为硅酸盐和水合铝硅酸盐。
由于其特殊的结构，凹凸棒石粘土具有较大的比表面积和孔隙结构，有利于吸附和储存氧气。
因此，它有可能具备良好的抗氧化性能。
为了验证这一假设，研究人员进行了一系列实验。
首先，他们通过X射线衍射仪对凹凸棒石粘土的晶体结构进行了表征。
实验结果显示，该粘土样品具有较好的晶体结晶度和结晶度。
这种结构特点为凹凸棒石粘土具备抗氧化性能奠定了基础。
接下来，研究人员进行了热重分析实验，以评估凹凸棒石粘土在高温环境下的抗氧化性能。
实验结果显示，该粘土样品在高温下表现出良好的稳定性能，几乎没有明显的质量损失。
这表明其能够有效抵抗氧气的氧化作用，具备一定的抗氧化性能。
为了更好地了解凹凸棒石粘土的抗氧化性能，研究人员还进行了模拟实验。
他们制备了一系列含有凹凸棒石粘土的聚合物复合材料，并将其暴露在高温高湿的环境中，检测材料的物理性能和化学性能的变化。
实验结果显示，含有凹凸棒石粘土的复合材料表现出良好的抗老化和抗氧化性能，相比之下，不含该粘土的样品明显出现了老化和腐蚀。
进一步研究表明，凹凸棒石粘土的抗氧化性能与其表面性质密切相关。
研究人员通过比较不同处理条件下的样品，发现表面处理对凹凸棒石粘土的抗氧化性能有明显影响。
适当的表面处理能够增强其抗氧化性能，延长材料的使用寿命。
基于以上的研究结果，凹凸棒石粘土作为一种潜在的防腐材料具有广阔的应用前景。
它的抗氧化性能使其在金属材料的防腐领域具备重要的应用价值。
将其应用于防腐材料中，可以提高材料的使用寿命和耐久性，有效延缓材料老化和腐蚀的过程。
凹凸棒石粘土的 pH 响应性研究及其在缓控释系统中的应用
凹凸棒石粘土的 pH 响应性研究及其在缓控释系统中的应用摘要：凹凸棒石粘土是一种重要的天然多孔材料，广泛应用于缓控释系统中。
本文旨在探讨凹凸棒石粘土的 pH 响应性质以及其在缓控释系统中的应用。
首先介绍了凹凸棒石粘土的化学成分和结构特点，随后探讨了其pH 响应性质的研究进展。
最后，重点介绍了凹凸棒石粘土在缓控释系统中的应用，包括药物缓控释、环境污染物的吸附与释放等方面。
通过对凹凸棒石粘土的 pH 响应性研究及其在缓控释系统中的应用的综述，旨在为进一步提高其应用性能提供参考。
1. 引言凹凸棒石粘土是一种层状硅酸盐矿物，其结构由正负电荷的层状结构单元交替排列而成。
凹凸棒石粘土具有大量的孔隙结构和特殊的吸附性能，使其成为一种理想的缓控释材料。
其 pH 响应性质使得凹凸棒石粘土在缓控释系统中应用广泛。
2. 凹凸棒石粘土的化学成分和结构特点凹凸棒石粘土主要由硅氧四面体和镁氧六面体构成，具有多层连续的层状结构。
其特有的结构为其提供了优异的物理和化学性能，使其成为一种理想的缓控释材料。
3. 凹凸棒石粘土的 pH 响应性质研究进展pH 值是指溶液的酸碱性，凹凸棒石粘土由于其层状结构中存在的正负电荷交替排列的特点，导致其具有一定的 pH 响应性质。
研究者通过测量凹凸棒石粘土在不同 pH 环境下的吸附性能、结构变化等来探讨其 pH 响应性质。
研究结果显示，凹凸棒石粘土在酸性环境下具有较低的吸附容量和释放速率，而在碱性环境下则具有较高的吸附容量和释放速率。
4. 凹凸棒石粘土在药物缓控释中的应用凹凸棒石粘土作为一种理想的缓控释材料，已广泛应用于药物缓控释系统中。
通过调节凹凸棒石粘土的pH 响应性能，可以实现药物的缓慢释放和控制释放速率。
研究者通过将药物与凹凸棒石粘土相互作用，制备出具有不同 pH 响应性质的药物载体，实现药物的精确释放。
这种基于凹凸棒石粘土的药物缓控释系统具有较好的生物相容性和可控释放性，为药物缓释提供了新的解决方案。
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开采并加工利用的凹土矿[1]。 凹凸棒石粘土因具有特殊的纤维结构，不同寻常
凹凸棒石粘土在形成过程中因类质同晶置换等作 用的存在使其表面呈负电性，具有交换吸附阳离子的 性质。结构上的类质同象替代所产生的负电性为永久 电荷，与pH值和离子活度等条件无关，而矿物边缘和 外表面的破键水解及羟基的离解产生的负电荷与pH值 和离子活度有关。因此，试验条件会影响离子交换容
量测试结果。通常凹凸棒石粘土可交换C a 2+为3 0 ～ 5 0 m ol / 1 0 0 g ，可交换Mg 2+为1 0 ～3 0 m ol / 1 0 0 g [14]。 3.4 流变性
凹凸棒石结构中由非等价阳离子类质同相替代造 成的晶格缺陷和破键，形成的酸性中心和碱性中心有利 于酸碱协同催化作用的形成。早在1980年，Cornejo等 就进行了凹凸棒石粘土催化激素氢化可的松氧化分解 的研究。最近有研究利用酸活化凹凸棒石粘土成功催 化了查耳酮环氧化物的质子转移反应[19]；利用钛酸酯 改性凹凸棒石粘土为催化剂，以乙炔气为碳原，采用 化学气象沉积法成功制备了碳纳米管[20]。此外，凹凸 棒石粘土还是良好的负载型催化剂载体，贵金属及多 数金属离子的催化剂，如R、Ni、Cu等可均匀分散在 凹凸棒石粘土的表面和内部孔道中。 ４ 物理或化学处理后凹凸棒石粘土的物化性质 4.1 酸处理凹凸棒石粘土的物化性质
2 0 1 3 年第1 期
【开发利用】
中国非金属矿工业导刊
总第1 0 1 期
凹凸棒石粘土的物化性质研究进展
张彦灼１，任 珺１，２，陶 玲１，２，刘丽莉１，刘 辉１，
（１．兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃 兰州 ７３００７０； ２．甘肃双泰凹土科技有限公司，甘肃 兰州 ７３００７０）
【摘 要】凹凸棒石粘土具有吸附性、载体性、阳离子交换能力、流变性、催化性等物化性质。同时，酸、热、提纯和
凹凸棒石粘土提纯技术主要有干法和湿法两种。 干法提纯是利用空气分级，使不同粒度和体积质量的 矿物按粒级在空气介质中得到富集。湿法提纯技术的 实质是利用石英等共生矿物与分散剂作用后形成的复 合体与凹凸棒石粘土—分散剂复合体在水介质中悬浮 性能的差异，通过自然沉降或离心的方式实现矿物分 离。
的胶体和吸附性能，具有广泛的应用领域，有“千土 之王”、“万用之土”的美誉[2]。数十年来，凹凸棒 石粘土己在石油化工、日用化工、精细化工、食品加 工、新型建材、环保、轻纺、催化剂、饲料、农药等 领域得到了广泛的应用。 ２ 凹凸棒石粘土的晶体结构和化学组成
凹凸棒石是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐 粘土矿物，在矿物学上隶属于海泡石族，凹凸棒石具 体的理论化学式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O， 晶体化学式为[3]：Mg R 5-Y-Z 3+ ( Y□Z S i 8-XR3+X)O 20(OH)2 ( OH2) 4·E 2+(X-Y+2Z)/2( H2O) 4。
Key words: attapulgite clay; adsorption; acid; heat; base exchange; purification; organic modification
凹凸棒石粘土是一种以凹凸棒石(又称坡缕石)为 主要组分，具有特殊纤维状晶体结构的含水富镁铝硅 酸，常伴生有蒙脱石、高岭石、水云母、石英，蛋白 石及碳酸盐等矿物。因产地不同，凹凸棒石粘土的组 成不同，造成其物化性质有较大差异。天然产出的凹 凸棒石粘土常不能满足许多领域的使用要求，对其进 行适当的物理或化学处理能显著改善和提高凹凸棒石 粘土的物化性质。本文将介绍凹凸棒石的化学组成、 晶体结构和物化性质，同时还介绍了酸、热、提纯 和有机改性等处理方式对凹凸棒石粘土物化性质的 影响。 １ 凹凸棒石粘土矿资源的储量及应用
强胶体悬浮性能。
【关键词】凹凸棒石粘土；吸附性；酸；热；盐交换；提纯；有机改性
【中图分类号】P 5 7 8 . 9 4
【文献标识码】A
【文章编号】1 0 0 7 -9 3 8 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1 -0 0 2 4 -0 3
Research Progress on Physical and Chemical Properties of Attapulgite Clay
凹凸棒石呈纤维状或针状形态，聚集成稻草束 状。当遇到水或其他极性溶液时则迅速溶涨并解散， 形成的单体纤维或较小的纤维束无规律地分散成互相 制约的网络，并且体积增大，这样就形成了具有流变 性能的高粘度、稳定的悬浮液。其流变性能随浓度、 剪切应力、时间、pH值、电解质及其他因素不同而 有所差异。凹凸棒石粘土散布于液体介质中，单个纤 维状凹凸棒石晶体之间既能相互运动，也能自由运 动，从这个意义上说它具有胶体的性能。凹凸棒石粘 土可以用作油井的循环钻井泥浆[15]、涂料添加剂[16-17]、 乳胶漆增稠剂，还可用于合成印花糊料[18]、洗涤助 剂、抗结剂、油墨助剂、杀虫剂助剂等。 3.5 催化性
凹凸棒石粘土经酸浸泡后，内部四面体与八面 体结构部分溶解，未溶解的八面体结构起支撑作 用，使孔数目增加，比表面积增大。同时凹凸棒石 粘土的孔道中常含有碳酸盐等杂质，酸处理一方面 可除去分布于凹凸棒石粘土孔道中的杂质，使孔道 疏通；另一方面，由于凹凸棒石粘土的阳离子可交 换性，半径较小的H+能置换出凹凸棒石层间部分 K +、 N a +、 C a 2+和 M g 2+等 离 子 ， 改 变 凹 凸 棒 石 粘 土 胶体的带电性和吸附活性，增大孔容积。但是如果 酸浓度过大，凹凸棒石粘土中八面体阳离子近乎于 完全溶解时，四面体结构失去支撑引起结构塌陷， 会引起比表面积下降[21]。 4.2 热处理凹凸棒石粘土的物化性质
凹凸棒石具有独特的链层状晶体结构，该结构赋 予了凹凸棒石粘土许多特殊的物理化学性质，主要包 括吸附性、载体性、阳离子交换能力、流变性、催化 性等。 3.1 吸附性
凹凸棒石粘土的吸附性取决于其较大的比表面 积、表面物化结构及其离子状态，其吸附作用包括物 理吸附、化学吸附和离子交换吸附。物理吸附的实质 是通过范德华力将吸附质分子吸附在凹凸棒石粘土的 内外表面。化学吸附是其吸附作用的重要体现，主要 是：①电荷不平衡引起的吸附主要是通过不同价态的 离子与晶体中Fe3+、A13+、Mg2+发生交换，造成电 荷不平衡以及凹凸棒石粘土表面电荷分布不平衡所带 来的吸附效应；②Si-O-Si中氧硅键的断裂形成的 Si-OH基不仅可以接受离子，还可以与晶体外表面的 吸附分子结合，所以其可以与被吸附的物质形成共价 键，产生较强的吸附能力。正是由于凹凸棒石粘土的 这些吸附性能使其可用作净化剂、助滤剂、脱色剂、 除臭剂等[5]。 3.2 载体性
有机改性等处理方式会对凹凸棒石粘土物化性质产生影响，能显著改善和提高凹凸棒石粘土的物化性质。其中，酸改变其带
电性、吸附活性、阳离子交换容量和比表面积；随着温度的升高，热处理使其比表面积不断提高到最大值再急剧下降；提纯
可以改善胶体性能；有机改性可以使粘土颗粒表面由完全的亲水性转变为部分疏水性，改变比表面积和阳离子交换容量，增
ZHANG Yan-zhuo1, REN Jun1,2, TAO Ling1,2, LIU Li-li1, LIU Hui1
(1. School of Environmental and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China; 2. Gansu Shuangtai Attapulgite Clay Technology Co., Ltd., Lanzhou 730070, China)
Abstract: Attapulgite clay has adsorption, carrier, cation exchange capacity, rheological properties, catalysis and other physical and chemical properties. Meanwhile, the treatment of acid, heat, salt exchange, purification and organic modification can effect and significantly improve the physicochemical properties of attapulgite clay. Among them, the acid changes its charged, adsorption, cation exchange capacity and specific surface area; With the rise of temperature, heat makes its surface area increasing to a maximum and then declined sharply; Purification improves colloid performance; Organic modification makes the particle surface of clay translate from full hydrophobic to part hydrophilic, changes the specific surface area and cation exchange capacity, enhances the performance of colloidal suspension.
凹凸棒石粘土具有特殊的孔道结构、界面性质以 及较大的比表面积，使其成为一种理想的催化剂载 体，可直接或通过适当表面改性处理后用于固载催化 剂[6-7]。目前，凹凸棒石粘土作为载体方面的应用研 究 ， 通 常 是 用 于 催 化 氧 化 反 应 固 载 C uO [8]、 Sn [9]、 Rh [10]等金属类催化剂等。同时凹凸棒石粘土还作为 生物催化剂酶的载体，在固定化酶的技术中被广泛 使用[11-13]，这主要是由于脂肪酶蛋白的正电荷与凹凸 棒石粘土表面硅经基结合，从而表现出较强的相互作 用力。 3.3 阳离子交换能力