膨润土的表面化学性质和表面重构
13膨润土解析
（4）钙蒙脱石以两层水分子最稳定； （5）钠蒙脱石可有1、2、3层水分子，层 间阳离子为K+时，吸水性最差。 （6）吸水性除与层间阳离子种类有关外， 还与层电荷的位置有关。 A. 层电荷来自八面体片时，吸水性强； B. 来自四面体片时，吸水性弱。
二、工艺技术特性
1. 表面电性(由3类电荷贡献)
1) 层电荷:单位晶胞最多可达0.6，不受介质 pH值的影响。——这是蒙脱石表面负电性的主 要原因；
4. 阳离子交换性和吸附性
阳离子交换能力主要与层间阳离子的种类 有关，也受蒙脱石的粒度、结晶度、介质性质等 因素影响。
1）在pH=7的水介质中，阳离子交换容量为 70~140mmol/100g（相当于每个晶胞带0.5~１个静电 荷）——主要是层间阳离子的交换。 2）晶体端面所吸附的离子也具可交换性，且随 颗粒变细而增大。
第13章 蒙脱石和膨润土
(montmorillonite) and (bentonite)
一、概述
1. 膨润土：是一种以蒙脱石为主要矿物的粘 土岩，蒙脱石含量一般在40~90%，还含有长石、 石英、伊利石、沸石、高岭石、云母等矿物。 2. 最早于1888年在美国怀俄明州罗克河 (Rock River)附近的泰勒(Taylor)地区发现并开 采，后由Knight(1898)正式命名。
11. 蒙脱石的化学式
Ex(H2O)n{(Al2xMgx)2[(Si,Al)4O10](OH)2} 1）四面体中由Si和少量Al、Fe、Ti占据。 2）八面体主要被Al占据，Mg、Fe、Zn、 Ni、Li、Cr等可代替Al。 3）二价阳离子代替三价阳离子是产生层间 电荷的主要原因。 4）Ｅ为层间阳离子，主要为Ca 2+、Na+， 其次有K+、Li+等。 5）x表示Ｅ为一价阳离子时单位化学式的 层电荷数，一般在0.2~0.6之间。
膨润土
一、矿物性质1)物理性质：膨润土一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。
具蜡状、土状或油脂光泽。
膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。
2)化学组成：膨润土的主要化学组分是二氧化硅，三氧化二铝和水。
氧化铁和氧化镁含量有时也较高。
此外，钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。
膨润土的Na2O 和CaO 含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。
3)理化性能：膨润土具有吸湿性，能吸附8-15 倍于本体积的水量。
吸水后膨胀，能膨胀数倍，可达30 余倍。
在水介质中能分散呈胶体悬浮液，具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。
它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。
有较强的阳离子交换能力，最大吸附量可达5 倍于它的重量，具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。
膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。
一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。
主要表现在：吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，PH 值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。
所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。
二、主要用途由于膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定性、脱色性等性能，被广泛应用于各个工业部门。
其主要用途是铁精矿球团、钻井泥浆、铸造型砂粘结剂、动植物油脱色净化。
三、产品质量标准钻井泥浆用膨润土标准，国内现有两个标准可供参照执行，一个是地矿部部颁标准( 草案，1983 年修订 ) ；另一个是石油部泥浆用钙基膨润土建议指标。
这两个标准均参照美国A.P.I 和 O.C.M.A 标准制订。
四、膨润土的加工改型由于各种膨润土的矿物组成不同，它们的物化性能有很大差异，因而工业利用的和度也不一样。
为了改善膨润土的物化性能，提高其工业利用程度，膨润土的加工改型已成为当前膨润土生产的一个值得重视的课题。
膨润土
膨润土膨润土(Bentonite)是以蒙脱石为主的含水粘土矿。
蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O,由于它具有特殊的性质。
如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。
所以广泛用于各个工业领域。
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构[1],由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等,且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。
我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做为一种洗涤剂。
(四川仁寿地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。
真正被广泛使用却只有百来年历史。
美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。
其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。
蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。
可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。
蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。
[编辑本段]【性质及应用】蒙脱石的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。
根据层间主要交换性阳离子的种类，通常蒙脱石分为钙蒙脱石和钠蒙脱石。
蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味，真是一举双得。
膨润土概述
膨润土概述摘要：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
国内外已在工农业生产广泛应，其被称为万能土。
本文主要从膨润土的性质、用途、选别提炼方法、在我国应有发展情况等进行阐述。
关键字：膨润土蒙脱石性质用途一、膨润土的性质膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。
蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。
主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。
蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。
光泽暗淡。
硬度1～2，密度2～3g/cm3。
按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。
膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。
二、膨润土的用途膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿具有特殊的性质，有膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。
所以广泛用于各个工业领域。
1、铸造行业铸造行业是膨润土最大的用户，每年用量为110万吨。
膨润土的性能及用途
学院化学化工专业化学教育年级2011级姓名刘新河论文题目膨润土的性能及用途指导教师李玉玲职称副教授成绩良好2013 年 12月10日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)引言 (1)1．膨润土概述 (1)2．膨润土的性能 (2)3. 膨润土的用途 (2)3.1 作为过滤剂在果汁澄清中的作用 (2)3.2 在催化剂及其载体方面的应用 (2)3.3 在食品包装材料方面的应用 (3)3.4 作为饲料添加剂的应用 (3)3.5 在葡萄酒酿制过程中的应用 (3)4. 结语 (3)参考文献： (4)膨润土的性能及用途姓名：刘新河学号：20115051111院系：化学与化工学院专业：化学教育指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。
本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。
关键词：膨润土;性能;用途Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration.Key words:bentonite;performance ;uses引言膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
膨润土简介ppt课件
我国是膨润土的主要矿产地之一，已探明钠基膨润土储量就 达50亿吨，居世界第一。
2. 膨润土的结构与性质
膨润土简介
目录
前言 膨润土结构和性质 目前膨润土主要改性方法 结构表征方法 应用
1. 前言
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的含水粘土矿，具有层状 晶体结构。其主要化学成分为：Ex(H2O)4(Al2-x, Mgx)2[(Si, Al)4O10] (OH)2，其中E代表可交换阳离子，如Ca2+，Mg2+，Na+，K+等。
四面体片层
八面体片层 d1=0.96nm
d2 层间距 (XRD表征)
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
层间域
低价离子置换现象造成晶层间存在永久性负电荷
: Si
: Al
:O
: Mx+(Na+,Ca2+,K+,Mg2+)
2. 膨润土的结构与性质
性质: 良好阳离子交换能力 大比表面积 表面-OH的存在
3. 目前膨润土的主要改性方法
物理改性
培烧法 ：比表面积增加，结构疏松，吸 附性能增强。
酸化法 ：孔容积增大，层间晶格裂开， 层间距扩大，活性表面增加。
3. 目前膨润土的主要改性方法
化学改性
无机改性 ：水合羟基-聚合金属阳离子作为柱撑剂
优点：提高了热稳定性，增大了层间距和比表面积
有机改性
季铵盐，季磷盐改性剂：[R3NR']+
膨润土的作用与功效
膨润土的作用与功效膨润土是一种重要的土壤改良材料，在农业、土木工程和环境保护等方面广泛应用。
它具有很好的吸附性能、保水性能和抗裂性能，能够改善土壤的物理性质、化学性质和生物性质，提高土壤的质量和农作物的产量。
本文将从膨润土的定义、产生机制、物理性质、化学性质和应用领域等方面详细介绍膨润土的作用与功效。
一、膨润土的定义和产生机制膨润土是一种具有高度易吸附水分和高度可变性的黏土矿物。
它主要由一种特殊的矿物质——膨润土矿物组成，其中最常见的是蒙脱石和伊利石。
膨润土矿物的结构中包含一些水分子，这些水分子可以通过外界的物理和化学因素来吸附和释放。
当膨润土与水接触时，水分子会进入其结构中，使其体积膨胀。
膨润土还具有一定的阳离子交换能力，能够在结构中吸附或释放阳离子，并与其相互作用。
这种特殊的结构和性质使膨润土具有很多独特的作用和功效。
二、膨润土的物理性质和作用1. 吸附性能膨润土具有很强的吸附能力，可以吸附和固定土壤中的大量水分和养分。
膨润土的结构中存在大量的微小孔隙和表面活性位点，能够吸附水分子和溶解态养分，并在适当的条件下释放给植物利用。
这种吸附性能有助于保持土壤湿润，提高土壤的保水性能，为农作物的生长提供充足的水分和养分。
2. 保水性能膨润土能够吸附和固定大量的水分，具有很好的保水性能。
膨润土的吸附水分主要在结构中的孔隙中存在，能够阻止水分的流失和蒸发，保持土壤的湿度。
特别是在干旱和半干旱地区，膨润土能够提供持久的水分供应，减少土壤水分的蒸发损失，增加土壤的水分利用效率。
3. 抗裂性能膨润土的颗粒之间存在很强的吸附力和黏着力，能够形成一种紧密的胶结结构。
这种结构能够有效抑制土壤的干湿过程中的体积变化，减少土壤表面的开裂和破坏。
尤其是在黏土含量较高的土壤中，膨润土能够增加土壤的抗裂性能，防止土壤的风化和侵蚀。
4. 降解性能膨润土具有良好的降解性能，可以在适当的条件下迅速分解和降解。
膨润土的降解产物中含有丰富的营养物质和有益微生物，能够对土壤进行有效改良和修复。
膨润土的用途及化学成份
膨润土的用途及化学成份精制锂基膨润土结构和机理］锂基膨润土是根据天然锂蒙脱石的结构性质改性合成的产品，其为层状含锂铝硅酸盐的白色固体粉状，遇水或乙醇、丙酮等极性溶剂中，形成胶体或充分溶胀使涂料的粘度增强，并在耐火基料的表面形成溶剂化薄膜，或者形成立体网状结构，以支撑和阻止耐火基料的下沉，从而提高涂料的悬浮稳定性能。
同时该结构可因遇到外界较高剪切力而受到破坏，失去或较小剪切力则恢复，使涂料具有极好的触变性。
精制锂基膨润土特点］①使用范围广，可适用水基、醇基以及其它极性溶剂制作的涂料中。
②该产品制作的涂料发气量低，触变性及涂挂性能好，涂料粘度稳定，不易沉淀，储存期长。
③该产品为无毒无味的白色固体粉状，使用方便。
④加入量少（根据涂料比重，一般用量1—2%）价格便宜。
精制锂基膨润土［主要技术参数］PH值8—10粒度：220目99%通过白度≥75膨胀值（3g±/100ml溶剂）≥96胶质价（1g±/100ml溶剂）≥99精制锂基膨润土［用途］主要用于各种铸造涂料及多种陶瓷彩釉涂料中，用作基料的悬浮剂、触变剂。
用于乳胶漆等日用化工中，用作悬乳体和膏体的触变剂、乳胶稳定剂、增稠剂，还可用作织物上浆料。
［使用方法］使用时，取配方量的悬乳剂（锂基膨润土）加入悬浮剂重量0.6--1.5倍的水研压到悬浮剂完全水化，再加入溶剂混压或浸泡，然生依次加入其它基料，其中水为必需的活化剂，则中和剂在基料之后加入。
在乳胶产品中乳胶可在最后加入，本产品可完全替代高聚物、纤维素类增稠剂，也可搭配使用。
精制钠基膨润土［用途］①在机械铸造业中，可作铸造型砂、粘结剂，可以克服铸件的“夹砂”“起皮”现象，降低铸造件废品率，保证铸件的精度和光洁度。
②在造纸工业中，用作纸张的填充剂，增强纸张的光亮度。
③利用本产品的强粘结性能，用于白乳胶、地板胶、浆糊等的制作。
④因其有稳定的悬浮性、增稠性，能有效地托浮分散粉体，可作水性涂料的增稠防沉淀助剂。
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膨润土的表面化学性质和表面重构膨润土是一种具有重要应用前景的材料，其广泛应用于建筑、
工业、环境等领域。
膨润土的特殊物化性质是其广泛应用的基础，其中表面化学性质和表面重构是膨润土具有的重要特征之一。
一、膨润土的表面化学性质
膨润土的表面化学性质主要包括表面电荷和表面酸碱性质。
表
面电荷是指膨润土粒子表面的电荷状态，通常用等电点来描述。
等电点是指材料产生的电性变化使得表面带有正电荷和负电荷的
数量相等时的 pH 值。
膨润土表面电荷主要来自于其层状结构中间的层状阳离子（如
钠离子）的离子交换作用。
当外界离子（如 H+、Na+、Ca2+、
Mg2+等）与层状阳离子发生离子交换时，膨润土表面就会带上电荷。
由于膨润土对不同离子的交换能力不同，因此不同类型的膨
润土拥有不同的等电点，一般在 6 至 8 之间。
膨润土的表面酸碱性质是指其表面带有的酸性或碱性官能团的
数量及其在体系中的化学反应活性。
膨润土表面的酸碱性质主要
有以下几种：
1. 羟基和羧基：
膨润土表面常常含有羟基和羧基，这些官能团对离子的吸附性
能有很大影响。
同时，这些官能团还会参与化学反应，发生水解、缩合等反应，对膨润土的结构和性质产生影响。
2. 酸性氧化物：
膨润土表面也可能带有一些酸性氧化物，如SiO2、Fe2O3等。
这些氧化物的存在，使得膨润土表面具有催化性能，可以加速一
些化学反应的发生。
3. 环氧基团：
环氧基团是一种含氧官能团，可以参与很多重要的化学反应，
如开环反应、缩合反应、甲基化反应等。
对于膨润土表面的环氧
基团，环氧环和环氧醚的数量、分布均会对膨润土的活性、吸附性能、电荷性质等产生重要影响。
二、膨润土的表面重构
表面重构是一种改变材料表面结构的方法，可以通过化学方法或物理方法实现。
膨润土的表面重构通常采用化学方法，包括原位合成或表面改性。
原位合成是一种将化学反应直接进行在膨润土表面上，用新的官能团替换原有表面官能团的方法。
这种方法主要通过化学反应引入新的官能团，改变膨润土表面的组成和性质。
表面改性是一种将已有化合物分散到膨润土表面以改变其结构的方法，在化合物和表面官能团的共同作用下，通过键的形成与断裂，改变膨润土表面的性质。
表面改性主要有机改性和无机改性两种方式。
无机改性通常使用铝、钛和锆等金属离子作为表面改性试剂，
通过交换反应和配位反应与表面官能团进行反应，引入金属离子，并改善膨润土的性质。
有机改性则是将有机物分散到膨润土表面，包括碳链、芳香族
和脂肪族有机物等，从而改变膨润土的结构、油相亲和性能和吸
附能力等。
三、结论
膨润土是一种重要的多功能材料，其表面化学性质和表面重构
对其性能的影响具有重要意义。
膨润土表面的官能团类型和数量，以及表面电荷的性质，决定了其环境亲和力和吸附性能等。
而表
面重构则是一种改变膨润土结构和性质的重要手段，可通过无机
改性和有机改性等方式实现。
当面临对膨润土性能的需求时，可
以根据需要选择相应的表面化学性质和表面重构方法，以达到最
佳效果。