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層間陽(yáng)離子為Na 時(shí)稱 鈉基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為Ca2 時(shí)稱鈣基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為H 時(shí)稱氫基膨潤(rùn)土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽(yáng)離子為有機(jī)陽(yáng)離子時(shí)稱有機(jī)膨潤(rùn)土。
活性白土
活性白土是用粘土(主要是膨潤(rùn)土)為原料,經(jīng)無(wú)機(jī)酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無(wú)臭,無(wú)味,無(wú)毒,吸附性能很強(qiáng),能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過(guò)久會(huì)降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開(kāi)始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果。具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。活性白土不溶于水、各種油類(lèi)中,幾乎完全溶于熱堿和鹽酸中,相對(duì)密度2.3~2.5,在水及油中膨潤(rùn)。
膨潤(rùn)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(lèi)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(shuō)的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過(guò)程,吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動(dòng)態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤(rùn)土表面分子其有表面能。經(jīng)堿處理的膨潤(rùn)土加入MgO,可具有高度的親水性、分散性,可用來(lái)控制膏體的流變性、觸變性、擴(kuò)散性和粘度。由于膨潤(rùn)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。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(rùn)土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤(rùn)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。國(guó)內(nèi)目前許多企業(yè)還依賴于進(jìn)口膨潤(rùn)土,我國(guó)膨潤(rùn)土儲(chǔ)量居世界第1位,分布地區(qū)廣,充分利用這得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件,自行開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的膨潤(rùn)土產(chǎn)品,對(duì)于造紙工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都有著非常重要的意義。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤(rùn)土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。
3)離子交換吸附。膨潤(rùn)土礦物晶體一般帶負(fù)電荷,因此在膨潤(rùn)土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽(yáng)離子。吸附的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)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(diǎn)是:同號(hào)離子相互交換,等電量相互交換。膨潤(rùn)土就是混懸劑中性能優(yōu)良的助懸劑,膨潤(rùn)土在水中帶負(fù)電荷,吸收大量水形成高粘度的糊狀物,能阻止微粒聚集,而且具有觸變性、潤(rùn)滑性。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。
膨潤(rùn)土廣泛應(yīng)用于鉆井業(yè),海邊鉆井等工程需要抗鹽膨潤(rùn)土來(lái)保證順利進(jìn)行??果}膨潤(rùn)土能在鹽堿環(huán)境下保持泥漿切力,在泥漿中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
造漿抗鹽膨潤(rùn)土濾失量小于14ml,在海水、高礦化度水質(zhì)條件下可形成穩(wěn)定的高懸浮性泥漿體系,形成低滲透、柔韌、薄而致密的良好濾餅層,從而有利于穩(wěn)定井壁、抑制泥漿流失。
且不受地理環(huán)境位置限制,可以就地取水造漿,解決了世界上抗鹽膨潤(rùn)土濾失量過(guò)大(140~160ml)的弊端。尤其適用于鹽堿污染環(huán)境,分散溶解速度快,造漿率高,飽和鹽水地層也可施工。
目前測(cè)定CEC的方法分為兩大類(lèi):一類(lèi)是定氮蒸鎦法,另一類(lèi)是氯化唄-硫酸法。
吸水性 膨潤(rùn)土能吸附8~15倍于本體積的水量,吸水后體積膨脹,體積能膨脹增大幾倍到十幾倍。以吸水率和吸水比表示膨潤(rùn)土的吸水性。單位重量的膨潤(rùn)土所能吸附水的重量稱為吸水率,以百分?jǐn)?shù)表示。在初始階段,它隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng),后達(dá)到飽和。分鐘的吸水量和二小時(shí)的吸水量的百分比稱為吸水比。膨潤(rùn)土易于水化,呈懸浮微粒,使用后難與廢水分離,造成應(yīng)用困難。
膨潤(rùn)土的膨脹性能以膨脹容表示,膨潤(rùn)土在稀鹽酸溶液中膨脹后的容積稱為膨脹容,以毫升/克樣表示。鈉基膨潤(rùn)土比鈣基、酸性膨潤(rùn)土的膨脹容高;同一屬型的膨潤(rùn)土,含蒙脫石愈多,膨脹容愈高。膨脹容是鑒定膨潤(rùn)土礦石屬型和估價(jià)膨潤(rùn)土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)之一。
吸附脫色性 膨潤(rùn)土對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)具有一定的吸附能力,大吸附量可達(dá)5倍于它的重量,尤其是酸性膨潤(rùn)土和經(jīng)酸處理活化的活性白土對(duì)各種油類(lèi)具有良好的脫色性能。以往是以脫色率和脫色力表征膨潤(rùn)土的吸附脫色能力,目前趨于以脫色力和比表面積來(lái)表征。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(rùn)土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤(rùn)土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。