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層間陽離子為Na 時稱 鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca2 時稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H 時稱氫基膨潤土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽離子為有機陽離子時稱有機膨潤土。
活性白土
活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經(jīng)無機酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強,能吸附有色物質(zhì)、有機物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結(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?;钚园淄敛蝗苡谒⒏鞣N油類中,幾乎完全溶于熱堿和鹽酸中,相對密度2.3~2.5,在水及油中膨潤。
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。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。經(jīng)堿處理的膨潤土加入MgO,可具有高度的親水性、分散性,可用來控制膏體的流變性、觸變性、擴散性和粘度。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。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。國內(nèi)目前許多企業(yè)還依賴于進口膨潤土,我國膨潤土儲量居世界第1位,分布地區(qū)廣,充分利用這得天獨厚的優(yōu)越條件,自行開發(fā)高質(zhì)量的膨潤土產(chǎn)品,對于造紙工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟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(dāng)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。膨潤土就是混懸劑中性能優(yōu)良的助懸劑,膨潤土在水中帶負電荷,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??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(jié)構(gòu)。
造漿抗鹽膨潤土濾失量小于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土濾失量過大(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。
目前測定CEC的方法分為兩大類:一類是定氮蒸鎦法,另一類是氯化唄-硫酸法。
吸水性 膨潤土能吸附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土的吸水性。單位重量的膨潤土所能吸附水的重量稱為吸水率,以百分數(shù)表示。在初始階段,它隨時間的增長而增長,后達到飽和。分鐘的吸水量和二小時的吸水量的百分比稱為吸水比。膨潤土易于水化,呈懸浮微粒,使用后難與廢水分離,造成應(yīng)用困難。
膨潤土的膨脹性能以膨脹容表示,膨潤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。鈉基膨潤土比鈣基、酸性膨潤土的膨脹容高;同一屬型的膨潤土,含蒙脫石愈多,膨脹容愈高。膨脹容是鑒定膨潤土礦石屬型和估價膨潤土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)之一。
吸附脫色性 膨潤土對各種氣體、液體、有機物質(zhì)具有一定的吸附能力,大吸附量可達5倍于它的重量,尤其是酸性膨潤土和經(jīng)酸處理活化的活性白土對各種油類具有良好的脫色性能。以往是以脫色率和脫色力表征膨潤土的吸附脫色能力,目前趨于以脫色力和比表面積來表征。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。