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膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn),蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2:1型晶體結構,由于蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子,如Cu、Mg、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩(wěn)定,易被其它陽離子交換,故具有較好的離子交換性。國外已在工農業(yè)生產(chǎn)24個領域100多個部門中應用,有300多個產(chǎn)品,因而人們稱之為“萬用之土”。8億t),其中約80%為粉礦,必須經(jīng)過造球后才能供高爐使用,膨潤土是造球的粘結劑。
膨潤土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國開發(fā)使用膨潤土的歷史悠久,原來只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區(qū)數(shù)百年前就有露天礦,當?shù)厝朔Q膨潤土為土粉)。
其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等??梢猿芍旅軌K狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。天然膨潤土類型,主要是按蒙脫石的陽離子的種類相對含量分為鈣、鈉、氫、鋰蒙脫石等,其中以鈣蒙脫石為主的粘土稱為鈣基膨潤土。
膨潤土礦石質量的一般工業(yè)要求以礦石中蒙脫石含量來衡量: 邊界品位:≥40%; 工業(yè)平均品位:≥50%o 蒙脫石含量一般是用吸藍量換算。即: M=B/K'100 式中M—膨潤土礦石中蒙脫石相對含量,%: B—吸藍量,毫克當量/100克樣: K—換算系數(shù),150。 可采厚度:1-2m; 夾石剔除厚度:≥1m??果}膨潤土能在鹽堿環(huán)境下保持泥漿切力,在泥漿中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結構。
我國膨潤土資源豐富,儲量大應.分用布技廣術.因其優(yōu)良性能而被廣泛應用于眾多領域中.在建筑防水工程中利用其獨特性,制成性能各異的防水材料.近年來的推廣應用顯示了強勁的發(fā)展勢頭.取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益.為推動膨潤土的應用展示出良好的前景。膨潤土易于水化,呈懸浮微粒,使用后難與廢水分離,造成應用困難。
膨潤土(Bentonite)-詞系根據(jù)1898年W·C奈特(Knight)對美國懷俄嘎州FortBenton附近白堊紀粘土頁巖的命名,又名“斑脫巖”或膨土巖.一般是指主要由蒙脫石組成的一種粘土巖。蒙脫石是含有少量堿土金屬的含水鋁硅酸鹽,屬單斜晶系,其單位晶胞是由兩十硅氧四面體層夾一個氫氧八面儺層組成的2:1型層狀硅酸鹽.其中八面體中存在的離子數(shù)為2.四面體中為4,當八面體(步量四面體)中低價陽離子類質同像置換陽離子.常使原結構增加等當量的負電荷.層間就會吸附水他或無水化的陽離子、極性分子進行補償,致使垂直于層面方向易產(chǎn)生膨脹及分散細粒,并具有吸附性和陽離子交換能力。根據(jù)這些性能制造出很多類型的防水材料。膨潤土預防水體富營養(yǎng)化的技術創(chuàng)新水體富營養(yǎng)化是一項世界性環(huán)境問題,我國江河湖泊富營養(yǎng)化嚴重,其中化肥、農要隨雨水流入水體,是水體富營養(yǎng)化的重要原因。
膨潤土在制漿造紙工業(yè)廢水處理中的應用優(yōu)勢在于吸附性能和脫色能力較強,通過對廢水中污染物的吸附來達到降低COD和脫色的目的。
用于廢水處理的膨潤土通常要進行有機改性以增強其對有機污染物的吸附能力。常用的有機改性劑為有機胺陽離子表面活性劑,如氯化十六烷基(CPC)、化十六烷基三甲銨(CTMBA)、氯化十四(TPC)等。改性膨潤土對有機質有很強的親合力,有機質不僅可以被吸附于顆粒表面,而且也可以進入到膨潤土的層間,形成膨潤土—有機物復合體,另外改性膨潤土對重金屬離子都有良好的吸附作用。6、高濕型澆注初期的干強度和熱濕拉強度,減少沖砂、夾砂、砂眼、氣孔等鑄件缺陷,提高鑄件表面光潔度,提高成品率,有較好的直接經(jīng)濟效益和綜合經(jīng)濟效益。
在堿法造紙或硫酸鹽造紙制漿過程中,產(chǎn)生的蒸煮廢水稱為黑液,其顏色深黑,有臭味,生產(chǎn)1t紙漿產(chǎn)生的黑液為15~20m3,全國水污染總量的30%來自造紙黑液,污染嚴重。用膨潤土處理造紙黑液在國外早有報道。
武漢化工學院的孫家壽等經(jīng)硅交聯(lián)和有機物改性制成有機交聯(lián)膨潤土(TBC),研究發(fā)現(xiàn),當pH值=4.5,TBC用量為24g/L H2O時,在常溫下攪拌吸附60min后,其對COD的吸附效率為61.5%,吸附容量為549.3mgCOD/g。
此外,膨潤土可與高分子絮聚劑連用,用于脫墨廢水的處理及污泥脫水。楊久義等介紹了一種采用膨潤土制備處理造紙黑液廢水用的絮凝劑的方法,經(jīng)正交試驗,選擇出優(yōu)化的工藝條件,色度、COD去除率分別達90%和70%。
邵紅等以鈉基膨潤土為原料,合成了鎳鋯-無機柱撐、鎳鋯-有機柱撐系列改性膨潤土,比較了不同改性膨潤土對造紙廢水的處理效果,研究結果表明,有機柱撐膨潤土對造紙廢水的處理效果,COD、色度、濁度去除率分別為77.8%、94%、97.4%。
膨潤土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結構特點是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結合形成晶層,構成2:1型結構。晶層具有水分子和可交換性陽離子。八面體空隙中的陽離子為Al3 離子,剩下兩個空位,為二八面體型。蒙脫石晶體化學特點是類質同象種類多,使之化學成分復雜,變化大。八面體空隙中的Al3 常被低價的Mg2 、Fe2 置換;因此在滿足球團強度的前提下,要盡量降低膨潤土添加量,為此對膨潤土的粘結性能提出技術需求。四面體空隙中的Si4 被Al3 置換,由于低價陽離子替代陽離子,使結構層產(chǎn)生多余的負電價。為了保持電中性,在結構層之間,除水分子外,存在較大半徑的陽離子Na1 、Ca2 、Mg2 等。這些陽離子是可交換的,使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結性、吸附性等一系列很有價值的特性。