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膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土,也有的致密堅(jiān)硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對(duì)膨潤土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時(shí)帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍;在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;我國膨潤土資源豐富,儲(chǔ)量大應(yīng).分用布技廣術(shù).因其優(yōu)良性能而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域中.在建筑防水工程中利用其獨(dú)特性,制成性能各異的防水材料.近年來的推廣應(yīng)用顯示了強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭.取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.為推動(dòng)膨潤土的應(yīng)用展示出良好的前景。有較強(qiáng)的陽離子交換能力;對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附能力,大吸附量可達(dá)5倍于自身的重量;它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性;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。
吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤土表面的現(xiàn)象,稱為膨潤土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤土礦物的吸附特性來調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù),如添加降濾失劑,就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表面,另一端溶于水使膨潤土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。以此為目的的添加量通常是每噸20公斤,這一添加水平,將會(huì)影響飼料熱處理時(shí)的性狀。形成了一種橋聯(lián)作用,減少了泥漿中的自由水,改變了泥漿的性能參數(shù),達(dá)到降低濾失率的目的。
助留助濾系統(tǒng)膨潤土的典型粒子為層厚0.9nm,層疊5~7層,表面約為300nm×100nm的層片狀結(jié)構(gòu)。其水化時(shí)的比表面積較大,約為700~800m2/g。膨潤土片層有負(fù)電性表面和正電性邊緣,易于吸附膠體物質(zhì)。當(dāng)膨潤土在水中被水解,陽離子以鈉離子形式形成帶負(fù)電荷的粒子。這種帶負(fù)電荷的粒子,不受pH值的影響,在酸性和堿性中同樣顯示良好的性能。這種結(jié)構(gòu)中存在著特殊的可膨脹性層間域,使膨潤土具有「吸水性、膨脹性、黏結(jié)性、催化性、懸浮性、無毒性、觸變性和離子交換性」等許多優(yōu)良的性能。適合在機(jī)制紙和紙板的所有領(lǐng)域中的酸性和中性抄紙,可獲得以往的單一聚合物所不能收到的高留著率和高濾水效果。
膨潤土的上述特性,被廣泛地用于助留助濾劑和白水回收處理等造紙工藝中。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(qiáng)度(濕壓強(qiáng)度)、熱濕拉強(qiáng)度表示。下面為采用Hydrocol的微粒子助留體系用于白水封閉系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)例:加拿大蒙大拿的一家用OCC生產(chǎn)瓦楞紙板的工廠,在白水封閉后使用Hydrocol膨潤土助留助濾系統(tǒng),使造紙廢水的排放量從6000m3/d減少為零,留著率從85%提高到92%,且白水回用后節(jié)省能源5%。