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膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。
l)物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的,即我們常說的范德華力產(chǎn)生的。膨潤土是具有納米級結(jié)構(gòu)的礦物,在化學(xué)合成中,可充當催化劑載體。物理吸附是一種可逆的吸附過程,吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤土表面分子其有表面能。由于膨潤土在水中高度分散,物理吸附現(xiàn)象十分明顯。
2)化學(xué)吸附?;瘜W(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的,化學(xué)吸附作用一般不可逆。吸附劑:膨潤土的主要成分蒙脫石具有層紋狀結(jié)構(gòu)及非均勻性電性分布,對消化道內(nèi)的一些病毒、病菌及***產(chǎn)生較強的選擇性吸附作用。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子,如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地熱和超深井的抗高溫泥漿體系。
3)離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負電荷,因此在膨潤土顆粒表面要吸附等當量的相反電荷的陽離子。杭州某研究所應(yīng)用研究表明,改性膨潤土可作為低白度紙和紙板的填料(膨潤土本身白度不高),表現(xiàn)出強烈的吸附性和高度的分散性,高留著率,對成紙強度影響小。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用,這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點是:同號離子相互交換,等電量相互交換。離子交換吸附的反應(yīng)是可逆的,吸附和脫附的速度受離子濃度的影響,這種影響符合質(zhì)量作用定律。
用于生產(chǎn)涂布加工紙的涂料主要由顏料、膠粘劑和助劑所組成。膨潤土廣泛應(yīng)用于鉆井業(yè),海邊鉆井等工程需要抗鹽膨潤土來保證順利進行。在所使用的助劑中有一類流變控制劑,其作用是調(diào)節(jié)涂料的流變性能,使其符合生產(chǎn)工藝的要求,避免由于涂料流變性能不佳而產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題。當蒙脫土分散于水相中時,表面水合作用和層間雙電層的排斥作用會造成膨潤土層間距的增大和體積的膨脹,這一作用可使膨潤土在水相體系中起到增稠的效果,因而在紙張涂料中可使用膨潤土來作為流變控制劑。
同時由于膨潤土具有規(guī)整的片層結(jié)構(gòu),也有利于提高涂料的遮蓋性能以及涂層的平整性,從而起到一定的顏料的作用。有報道了以膨潤土作為部分顏料生產(chǎn)涂布加工紙的工藝,其產(chǎn)品經(jīng)壓光后特別適合于相片打印和膠印。
膠質(zhì)價 膨潤土在水介質(zhì)中能分散呈膠體懸浮液,這種懸浮液具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性,以膠質(zhì)價表征這些性能。膨潤土與水按比例混合后,加適量氧化鎂,靜置24小時后形成的凝膠層體積稱為膠質(zhì)價。有機改性劑的影響有機改性劑的選擇對有機膨潤土的制備過程尤為重要,使用不同的改性劑會得到不同表面結(jié)構(gòu)和不同性能的有機膨潤土。以15克樣形成的凝膠體體積的毫升數(shù)表示。膠質(zhì)價是評價膨潤土形成膠體體系及其穩(wěn)定性的一種指標,是分散性、親水性和膨潤性的綜合表現(xiàn)。鈉基膨潤土比鈣基、酸性膨潤土的膠質(zhì)價高;同一屬型的膨潤土,含蒙脫石愈多,膠質(zhì)價愈高。
粘結(jié)性和可塑性 膨潤土和水、泥或砂等的摻合物有粘結(jié)性和可塑性,一般以濕態(tài)抗壓強度(濕壓強度)、熱濕拉強度表示。25%~3%,PVP7%~14%,膨潤土22%~27%,再加適量的溶媒或分散劑等混合制成。濕壓強度是評價膨潤土的濕態(tài)粘結(jié)能力。將膨潤土與標準砂(內(nèi)蒙通遼縣大林型砂廠產(chǎn))和水按一定比例混碾,形成粘土膜將砂粒包裹,制成標準試樣,測單位面積上所能承受的極限載荷,單位為kg/cm2。
將膨潤土與標準砂和水按比例混碾后,制成標準試件,在試件一端加熱,使之形成一定厚度的干砂層及其后的水分凝聚區(qū),然后加載拉力負荷,測定試件在水分凝聚區(qū)的抗拉強度,為熱濕拉強度,以kg/cm2表示。有意思的是科學(xué)家們至今對這些粘土的命名還有爭議,當然這超出了這篇文章的討論范圍。熱濕拉強度是鑄造工業(yè)評價膨潤土質(zhì)量的重要技術(shù)指標。
造漿性能 膨潤土的主要用途之一是用作鉆井液材料。衡量膨潤土的造漿性能的主要指標之一是造漿率,即單位重量的膨潤土可以配制成具有表觀粘度為15mPa?s的懸浮液體積數(shù)(單位為m3/t)。
微波協(xié)同有機膨潤土處理有機廢水方法
微波協(xié)同有機膨潤土處理有機廢水方法。它是將粒徑為40-200目有機膨潤土與有機廢水混合,其固-液質(zhì)量比為1∶500-1∶5000,然后流入一個微波反應(yīng)器中,施加200-5000W的微波功率輻照10s-30min進行脫色與凈化處理,再進行固-液兩相分離,廢水得到凈化處理后排放。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地熱和超深井的抗高溫泥漿體系。本發(fā)明優(yōu)點是:1)廢水凈化處理時間大大縮短;2)污染物去除效率提高。如對酸性大紅染料廢水的處理,經(jīng)微波輻照處理一定時間后,CPC有機膨潤土的脫色率可達99%以上,而常規(guī)吸附處理的去除率僅60%左右;3)操作工藝簡便。使用微波輻照處理,不需攪拌,可簡化操作工藝,擴大有機膨潤土的應(yīng)用前景。