凹凸棒土的表面改性与应用
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
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, 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
凹凸棒土的作用与用途

凹凸棒土的作用与用途
凹凸棒土是一种特殊的土壤类型,其特点是表面有大量的凹凸不平、颗粒粗大。
凹凸棒土的作用与用途如下:
1. 保水保肥:凹凸棒土的颗粒粗大,能够增加土壤的孔隙度,增强土壤保水保肥能力,有利于植物的根系生长和吸收养分。
2. 透气排水:凹凸棒土的表面有大量的凹凸不平,能够增加土壤的透气性和排水性,有利于根系的呼吸和排除多余的水分,防止土壤积水。
3. 改良土壤结构:凹凸棒土可以作为土壤改良剂,通过与其他土壤混合使用,能够改善土壤的结构,提高土壤的肥力和透气性。
4. 建筑材料:凹凸棒土在建筑领域也有一定的应用。
凹凸棒土经过加工可以制作成砖块、瓦片等建筑材料,具有较好的保温、保湿和隔热性能。
5. 环境修复:凹凸棒土具有一定的环境修复能力。
它可以吸附和固定土壤中的重金属离子,减少其对环境的污染,同时也可以提供适宜的生境条件,促进植物的生长和根系的发育,帮助修复受污染的土壤。
总的来说,凹凸棒土在农业、园艺、建筑和环境修复等领域都有重要的应用价值。
海南土壤修复用凹凸棒用途

海南土壤修复用凹凸棒用途
海南土壤修复用凹凸棒的用途是什么?凹凸棒是一种由多种天然矿物质和生物制成的土壤改良剂,适用于土壤理化性质差、肥力低等问题的土地改良,特别是一些贫瘠化、荒漠化和退化土地的恢复。
在海南,陆地与海洋环境的相互影响使得海南的土壤比较特殊,土质偏重,而且多数地区的土壤中富含酸性物质,一些地区甚至存在着土壤污染和重金属超标问题,这些都对土地的林、果、茶等农作物的生长产生了很大的影响,限制了经济发展的空间。
凹凸棒因其天然、绿色、环保等特色应用广泛,可以提高土壤肥力和水分保持能力,缓解土壤酸化和盐碱化等问题,改善土壤通透性和空气度,促进土壤微生物生长,从而改善土壤质量和促进植被生长。
具体来说,凹凸棒可以发挥以下作用:
1. 保持水分和肥力:凹凸棒可以吸附空气中的水分和养分,防止土壤流失和干燥,提高土壤肥力和保水能力,有利于作物的生长。
2. 改善土壤结构:凹凸棒可以分解含酸性物质和重金属物质,中和土壤PH值,改善土壤结构,提高土壤透气性和通透性,改善土层水分和根系的通气情况,有利于植物的生长和发育。
3. 促进土壤微生物生长:凹凸棒中的菌类和微生物可以分解大量有机物质,产
生大量微生物酶和抗生素,促进土壤生物量的增加,有利于土壤有机质的积累和相关生物学循环过程的发展,有助于促进土壤生态系统的稳定和自我纠正修复能力。
4. 改善植物生长环境:凹凸棒中的微量元素和矿物质可以被作物吸收利用,根据作物不同的需求和生长环境,能够激发和控制植物的生长和发育,有利于产量和品质的提高。
总之,凹凸棒在海南的土地修复中具有重要作用,能够缓解土壤肥力、酸性、盐碱化等问题,从而改善土壤质量和植物的生长环境,有利于海南的经济发展和人民生活的改善。
凹凸棒土的表面改性及其在不饱和聚酯树脂中的应用

烷偶联剂对凹凸棒土粒子表面进行改性 , 然后将其
收稿日期 :2 0 1 3?0 9?2 2。 基金项目 : 江苏省自然科学基金 ( ) 。 B K 2 0 0 9 7 4 8 作者简介 : 蔡晋 ( , 男 , 江苏泰州人 , 硕士生 。 通讯联系人 : 董如林 ( ,E :d 1 9 8 5 -) 1 9 6 7 -) m a i l o n r l c c z u . e d u . c n ? @ g
第2 6卷 第2期 2 0 1 4年4月
常州大学学报 ( 自然科学版 ) ) J o u r n a l o fC h a n z h o uU n i v e r s i t N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n g y(
V o l . 2 6N o . 2 r . 2 0 1 4 A p
样品的硬度采用塑料洛氏硬度计测定 。 样品弯 曲强度的测定在电子万能材料试验机上完成 , 铁砧 / 跨度 设 为 1 0 0 mm, 压 头 下 降 速 度 设 定 为 2 mm m i n。 试样的破断面采用扫描电子显微镜观察 。
2 结果与讨论
2 . 1 凹凸棒土的热重分析
图 1 表示 AT、AT 4 0、AT 6 0 及 AT 8 0 样品 的 T G 曲线 。 温 度 在 2 0 0℃ 以 下 时 , 所 有 样 品 的 T G 曲线几乎重叠在一起 , 该温度区域的重量损失为样 品吸 附 的 水 分 挥 发 所 引 起 。 在 2 0 0~4 0 0℃ 区 域 , 改性后凹凸棒土样品失重速率明显大于未改性凹凸 棒土 , 这一差别主要是由于改性样品中偶联剂的氧 化分解所致 。 在 4 0 0℃ 以上 的温 度 区 域 , 改 性 前 后 的凹 凸 棒 土 的 T G 曲 线 几 乎 平 行 。5 5 0℃ 处 , AT 4 0、AT 6 0、AT 8 0 与 AT 样 品 间 的 失 重 量 差 分 别为 2 . 2% 、2 . 8% 及 3 . 0% 。 这 一 实 验 结 果 说 明 , 通过改性工艺 , 偶联剂已吸附到凹凸棒土粒子的表 面 , 并且在实验工艺温度范围内 , 其吸附量随温度 的升高而 增 大 。KH 1 5 1在凹凸棒土表面的化学吸 附反应如式 ( ) 。 1
凹凸棒土改性及其在水处理中的应用研究进展

1.4 酸 碱 盐改性 凹凸棒土经酸浸泡后其 内部四面体与八面体结
构部 分 溶 解 。 同时 ,半 径 较 小 的 H 会 置换 出 凹 凸 棒土层 问的 K 、Na 、Mgz 和 Fe¨等 ,排 除凹凸棒 土中的杂质 ,扩大孔径,同时改变凹凸棒土胶体的带 电性和吸附活性 ,提高吸附|陛能 ,但酸溶度过高会溶 解 凹 凸棒 土结 构 J。凹 凸棒 土 在 碱 液 中 ,末 端 的 Si—O四面体溶解速度大于 Mg¨ 、A1¨和 Fe¨的溶 解速度 ,形成无定形态的 Mgo和 FeO 的聚集 ,使得 比表 面积小 范 围 的增 加 。盐 改 性 机 理 与 酸 改性 相 似 ,主要 是通过 离 子 交换 置 换 凹 凸棒 土 层 间 直 径 较 大的离 子来 扩大孔 径 。 1.5 有机 改性
更 高 。
甲×Mi×M1\ /0 0 0 0 OH
H,O\
MI× M
-
, OH H 0. .
/
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HO 0 0 0
o/i ×j \ \/
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i T ×。H×T
应用化工
第 45卷
棒石 晶体 通道 中 的杂质 ,削弱 层 间键 力 ,利于 吸附 质 规热 活化 (200 qC)需 要 2 h,而微 波 热活 化 (微 波 炉
分子的扩散 ,从而使其吸附性 能得到提高。提纯分 输出功率 750 W)仅需要 2 min,且其 吸附效果与前
为 干法 和湿法 两种 。干 法 提纯 是 利 用 空气 分级 , 者相 比相 差不 大 。
有机改性一般与物理改性结合 ,通过物理改性 对凹凸棒土进行前处理 ,再 以大分子量的有
凹凸棒石粘土的改性处理及应用现状

凹凸棒石粘土的改性处理及应用现状【摘要】凹凸棒石具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体、吸附和脱色等性能,通过改性处理可以改善其性能从而应用于更广泛的领域。
本文介绍了凹凸棒石粘土改性处理的方法并综述了其应用现状。
最后展望了凹凸棒石的发展方向。
【关键词】凹凸棒石粘土;改性;应用安振华/文1.引言凹凸棒石(Attapulgite)又称为坡缕石,是一种具有特殊纤维状晶体结构的含水富镁铝硅酸盐矿物。
于1862年在俄罗斯的乌拉尔坡缕缟斯克(Palygorsk)热液型矿脉中发现,并根据产地将其命名为坡缕石。
1976年,中国学者许冀泉根据凹凸堡之音,同时兼顾该矿物的晶体结构特征,译成“凹凸棒石”,近年来此名在国内广泛使用。
[1]凹凸棒石理想分子式为(Mg,Al,Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)44H2O,理论的化学成分质量分数为:SiO256.96%,(Mg,Al,Fe)O 23.83%,H2O19.21%。
凹凸棒石特殊的纤维结构、不同寻常的胶体、吸附和脱色等性能,被广泛应用于化工、轻工、农业、纺织、建材、地质勘探、铸造、硅酸盐工业、原子能工业、环保及制药等领域,有“千土之王”、“万用之土”等美誉。
[2]然而,天然的凹凸棒石粘土包含一些矿物杂质,如蒙脱石、伊利石、碳酸盐、少量微粒石英和长石,可能堵塞孔道,降低表面积,影响吸附或离子交换性能。
凹凸棒石晶体结构图中国粉体工业 2018 No.589中国粉体工业 2018 No.52.凹凸棒石粘土的改性处理所以,如何发挥凹凸棒石粘土的性能优势,利用天然的资源为我们创造更多的价值,一直是研究者努力探索的方向。
通过研究总结发现,活化改性的方法可以除去天然凹凸棒石粘土的杂质,增加表面积,提高其吸附和离子交换性能,使凹凸棒土广泛地应用于吸附、脱色、胶体泥浆、催化剂及载体等领域。
[3]2.1 预处理凹凸棒石粘土原矿石均含有大量的杂质,如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等,杂质的存在影响凹凸棒石的使用性能,需要经过提纯处理才能作为高档次的吸附材料被使用。
表面改性凹凸棒土在丝网油墨中的应用

1 3 凹 凸棒 土 的 纯 化 . 配 制 含 有 分 散 剂 ( 量 为 凹 凸 棒 土 质 量 的 用
0 1 ~3 ) 去离 子 水 均 相 溶 液 , 一 定 温 度 、 . 的 在
剪 切 力 的 作 用 下 将 凹 凸 棒 土 加 入 水 溶 液 中 形 成 悬 浮 液 , 悬 浮 液 超 声 波 振 荡 , 凹 凸 棒 土 充 分 水 化 对 使 分散 , 经 重 力 沉 降 , 上层 悬 浊 液 过 滤 干燥 , 再 取 即
醇 作 为 溶 剂 将 改 性 剂 溶 解 稀 释 , 性 剂 用 量 为 凹 改 凸 棒 土 质 量 的 1 , 喷 雾 形 式 加 入 高 速 搅 拌 机 以
收 稿 日期 : O O— 8—2 ; 改稿 收 到 日期 : O 1— 1 6 21 O 5修 2 l 0 一O 。
摘 要 : 验 以 硅 烷 和 钛 酸 酯 偶 联 剂 , 经 超 声 波 纯 化 处 理 的 凹 凸 棒 土 进 行 表 面 改 性 , 用 F —R、 E 、 E 实 对 采 T I S M T M 等 方 法 对 凹 凸棒 土 的改 性 效 果 、 散 状 态 以及 在 丝 网 油 墨 中 的 应 用 性 能 进 行 了 研 究 。结 果 表 明 , 硅 烷 和 钛 分 经 酸 酯 偶 联 剂 表 面改 性 的 凹 凸 棒 土 在 丝 网 油 墨 中 能 以针 状 棒 晶 形 态 均 匀 分 散 , 种 偶 联 剂 改 性 处 理 后 的 凹 土 两 和 纯 化 凹 土 填 充 油 墨 的性 能较 改 性 前 细 度 降 低 了 3 ~5 、 色 力 增 加 了 2 ~ 7 、 动 度 增 加 了 8 ~ 6 5 着 流 l , 度 降 低 了 7 5 ~ 1 , 墨 综 合 性 能 得 到 了提 高 , 替 代 碳 酸 钙 作 为 油 墨 的 优 质 填 料 。 6 黏 . 9 油 可
凹凸棒粘土的农业用途

凹凸棒粘土的农业用途凹凸棒粘土(Modular Clay)是一种由干燥的黏土制成的具有多个凹凸形状的标准块状单元构成的材料。
它具有许多农业用途,可以在农业生产的各个领域中发挥作用。
下面将详细介绍凹凸棒粘土在农业中的应用。
首先,在土壤改良方面,凹凸棒粘土可以用于改善土壤结构和土壤的透气性。
利用其凹凸的形状,它能够增加土壤的气孔和水分保持能力。
将凹凸棒粘土添加到土壤中,可以增加土壤的保水性,减少水分蒸发,并提高土壤的持水能力。
此外,凹凸棒粘土还可以帮助稳定土壤结构,减少土壤侵蚀和水土流失的可能性。
其次,在种植技术中,凹凸棒粘土可以用于制作种植床、培育苗木和栽培作物。
通过将凹凸棒粘土堆积成合适的形状,可以创造出理想的种植环境。
凹凸棒粘土的多孔性能使其能够促进土壤通气,改善根系对水分和养分的吸收能力。
此外,凹凸棒粘土具有良好的保水性,可以减少作物的灌溉频率,提高水资源利用效率。
再次,在水资源管理方面,凹凸棒粘土可以用于建立水负荷控制系统,提供自动化的灌溉解决方案。
凹凸棒粘土可以被堆叠成各种形状和尺寸的容器,用于储存和释放水分。
利用凹凸棒粘土的多孔结构,可以实现根据作物需水量和土壤湿度自动控制灌溉的功能。
这种水负荷控制系统可以帮助农民降低灌溉用水量,减少水资源浪费。
此外,凹凸棒粘土还可以用于种植园艺作物和蔬菜。
凹凸棒粘土可以通过不同的堆叠和组合方式来建立悬挂式栽培系统,利用垂直空间进行种植。
这种栽培方式可以最大限度地节约土地资源,增加农作物产量。
凹凸棒粘土作为一种良好的储水材料,可以为作物提供持续的水分,提高作物的生长和产量。
最后,在土壤污染修复方面,凹凸棒粘土也具有很大的潜力。
由于其具有大量的内部孔隙和吸附能力,凹凸棒粘土可以被用于去除土壤中的重金属污染物和有机污染物。
凹凸棒粘土作为一种天然吸附剂,可以将污染物吸附在其表面上,并有效地净化土壤。
这为修复受污染土壤提供了一种可行的方法。
总之,凹凸棒粘土在农业中具有多种用途。
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层 链 状 过 渡 结 构 的 含 水 富 镁 硅 酸 水 ,见 凹凸棒石粘土 晶体结构 图 1 。 盐 为 主 的 粘 土 矿 , 在 矿 物 学 上
属 于 海 泡 石 族,其 化 学 式 为: Mg 5 ( H 2 0) 4 [ s i 4 0l 0 ] 2 ( 0H) 2・ 4 H 2 O。
凹凸棒 土的表 面改性 与应 用
孙 镇镇 /文
凹凸棒 土是 国民经济建设 中重要的填 充材料之一 ,其在轻工业 ,农业 .建 材业 ,食 品等众 多行业 中得
到 广泛 应 用。凹凸棒 土制备成 纳米 级之 后,粒 子表 面积增 大 ,表 面能升 高 ,粒 子处于非稳 定状 态 ,易产生
粒子 “ 团聚”现 象,形成聚集体 ,难以分散 于其他介质 中,直接 应 用效果 不好 ,因此 为 了拓展 应 用,改善 它 与橡 塑基体的相容性和在基体 中的分散 性 , 就 需要对 其进行表 面改性 。本文首 先介 绍 了凹凸棒土 的组成 、
结构 与分类 ,然后对 凹凸棒 土表 面改性技 术进 行 了简要 概括 ,最后对 凹凸棒土的应 用进行 了简述 。
凹 凸 棒 土, 又 名 坡 缕 石 的研 究起 步 比较晚 , 且资源利用率 较低 , 加工等 比较低 端的领域 ,初级加工产品 ( P a l y g o r s k i t e ) ,其矿 物几 乎 遍 及 世 界 使用 范围较小 ,产 品开 发的多样 化、系 和低 附加值产 品比例较 高 ,这造 成了优 各地 。早 在 2 0世纪 4 0年代 ,美 国就 已 列化 程度不够 。我 国生产 的凹凸棒 土产 质原料往往不 能用于生 产或无法 大量 生
开采应 用 凹凸棒 土 … 。我国对 凹凸棒 土 品主要 应用于轻化工 、建材 、农 业食 品 产高档产品的缺陷。
1 . 凹凸棒 土的组 成 结构 及分类
1 . 1组 成及 结构
间形成与链平 行的通道 ,通道横断面 约 1 . 2分 类
常见 的凹凸棒土矿型主要有 以下六 类 : 其一 ,凹凸棒土型 ;其二 ,蒙脱石 凹 凸 棒 土 是 一 种 具 纤 维 纹 理 3 . 7 X 6 . 3 A。通 道 中充填 沸石水 和结 晶
.
I
圉 1凹凸棒石粘土晶体结构图
接 应用效果不好 ,人们 为了拓展 凹凸棒
①磷酸酯表面处理 :磷 酸酯与 凹凸 合物处理 剂通 常为聚丙烯酸及其盐 、三
土的应用 ,改善它 与橡 塑基 体的相容性 棒 土表面的金属 阳离子 反应形成磷酸盐 元 共 聚物 等 。 它 们 可 以 定 向吸 附在 凹 凸 和在基 体 中的分散性 ,就需要对其进行 沉积 或包覆于 凹凸棒 土粒子的表面 ,从 棒土表面上 , 使凹凸棒 土具有荷 电特性 ,
方 向颠 倒 ,形成层链状 。在 四面体条带 之
凹凸棒 土制备成纳米级 之后 ,其粒 非稳定状态 ,易产生粒子 “ 团聚”现象 , 表面是亲水疏油性 的,易形成 聚集体 ,
子表面积增 大 ,表面能升高 ,粒 子处于 并且 由于 凹凸棒 土表面具有许多烃基 ,
2 . 1 . 1表面 活性 剂表面处理
表 面活性剂分 子主要 由性质截然 不
改善 其耐酸性 和耐燃性 。 ②脂肪酸或盐表 面处理 :通过含有
2 . 2 以工艺 分类
的紧密聚集 , 则显微结构就致密 , 反之 , 矿石主要分布在 凹凸棒 土矿床矿层的 中
部 ,凹凸棒 土含量 大于 8 0 %,含 有少量
H: O,1 9 . 2 1 %。凹凸棒 土晶体结构呈 长 若 晶束在三维空 间呈松散 交错的排列 ,
宽 比很 高的纤维状或窄带状 ,其结构属 则 晶束间间隔大 ,显微结构 就松 散。三 的石英 、白云石 、非晶蛋白石 ,几乎不 2 :1型粘 土矿物 。在 每个 2 :1 单位 是显微结构 中是否形成有架 空的孔洞 、 结构层 中 ,四面体 晶片角顶 隔一定距离 裂缝 等。若是 ,则显微结构 就松 散 ,反 含蒙脱石 。
分散 性差 ,难 以分散于其他介质 中,直
中 国 粉 体 工 业2 0 1 7 N o . 3 I I
厂 ●
。
, 。 , 。 . L
O H
0 H
0 Hg 或A l
0 口 H 0 氧
● 硅
L — — — — — — — — —
; 1 8 0 —
凹凸棒 土 的 基 本结 构 分 为 三个 层 型 ;其三 ,凹凸棒土 一蒙脱石型,其四 , 次。一是 晶束 的粗 细长短。 由于棒 晶在 白云 石 一 凹凸棒 土 型 ;其 五 , 白云石
晶束 中的聚集最为 紧密 ,因此 ,晶束越 +凹凸棒土 一蒙脱石型; 其六 , 蛋 白石 一
凹 凸 棒 土 莫 氏 硬 度 2~ 3 , 加 热 到 细小 ,晶束所 占的 比例 越大 ,则 凹凸棒 凹 凸 棒 土 一 白 云 石 型 。 工 业 上 想 要 得 7 0 0~ 8 0 0。 C, 硬 度 > 5 , 比 重 为 土的显微结构就越松散 ,反之亦然 。二 到理想 的凹凸棒 土纯样 ,只有选择凹 凸 2 . 0 5~ 2 . 3 2 , 其理论化 学成分为 : S i O , , 是晶束的聚集状态 。若 晶束间多呈平行 棒土 型矿石 才可能达到 目的 ,而该类型 5 6 . 9 6 %}( Mg ,Al ,F e ) O,2 3 . 8 3 %I
表 面 改性 。 而 改 变 了 凹 凸棒 土 的表 面性 能 ,使 复 合 在 凹 凸棒 土 的 表 面 形 成 物 理 、化 学 吸 附 材 料 的 加 工 性 能 、机 械 性 能 显 著 提 高 , 层 , 阻止 凹 凸棒 土 粒 子 的 团聚 。
2 . 1以改性 剂 类 型分 类