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蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時帶淺紅、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,體積膨脹可達數(shù)倍至30倍;在水介質中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;有較強的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機物質有一定的吸附能力,吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結性;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。
膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學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之間分子間引力產生的,即我們常說的范德華力產生的。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)化學吸附?;瘜W吸附是靠吸附劑與吸附質之間的化學鍵力而產生的,化學吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應用化學處理劑就是化學吸附作用的典型例子,如鐵鉻木質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。這種化學吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質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。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,這種影響符合質量作用定律。
鈉質膨潤土的分散程度較鈣質膨潤土高,鈉質膨潤土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質膨潤土和鈣質膨潤上吸水膨脹產生不同結果的原因是:
1)陽離子可以將膨潤土顆粒聯(lián)結在起,制約了膨潤土顆粒的分散。多價離子比一價離子電荷密度大,顆粒之間產生較強的靜電引力,使膨潤土顆粒聯(lián)結的能力強,因此鈣質膨潤土的分散能力比鈉質膨潤土要弱。
2)蒙脫石晶格置換產生的負電荷要吸附電性相反的離子來平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當中,帶負電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價數(shù)的兩次方成反比,即陽離子價高,水化膜薄,膨脹倍數(shù)低;而陽離子價效低,水化膜厚,膨脹倍數(shù)高。
穿越膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產,含有多種稀土微量元素,具有良好的離子交換性。小編整理了穿越膨潤土中的微量稀土元素之間的反應,相信會對大家有所幫助。
在分子篩孔或膨潤土通道的內部,由于含水稀土陽離子[RE(Hz0)]或A1骨架的存在,可引起分子篩微孔面積的下降。當交換水平增加時,膨潤土微孔中大的結塊導致微孔面積明顯下降,隨著稀土陽離子原子數(shù)的增加,微孔中的結塊會增大。NaY中添加進膨潤土等稀土元素后,其在分子篩的籠中存在RE-O-RE鍵,并形成橋基,進而使催化劑的穩(wěn)定性增強。Baka等的研究指出,金屬Yb或Eu溶于液氨后負載于Nx、NaY沸石上,形成YbNH或EuNH的物種和金屬微粒,很多公司以作為固體堿催化劑,其堿位主要是金屬簇或金屬氨化物。