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鈉質(zhì)膨潤土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤土高,鈉質(zhì)膨潤土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤土和鈣質(zhì)膨潤上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是:
1)陽離子可以將膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)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(chǎn)生較強的靜電引力,使膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強,因此鈣質(zhì)膨潤土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤土要弱。
2)蒙脫石晶格置換產(chǎn)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(dāng)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。
鈣鈉膨潤土由天然基鈣鈉膨潤土加工而成,是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結(jié)劑。它以實用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。和其他黏結(jié)劑相比,膨潤土有一個重要的特點,就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高,脫除了自由水的膨潤土只要加水,仍能恢復(fù)粘能力。膨潤土的粘結(jié)能力只有在加水以后才能表現(xiàn)出來。膨潤土失去粘結(jié)能力,也與它的脫水有關(guān)。到目前為止,認為膨潤土中的水分有三種形態(tài):一種水是自由水,即膨潤土顆粒吸附的水,加熱到100℃以上,就可脫除自由水,脫除了自由水的膨潤土,粘結(jié)能力不受影響;二種水是牢固結(jié)合水,110℃下長時間加熱,膨潤土可完全脫除自由水,但不會脫除牢固結(jié)合水。已完全脫除自由水的膨潤土,再在較高的溫度(如200℃,300℃)下加熱仍會繼續(xù)減重,說明仍有水分損失。膨潤土經(jīng)這樣加熱脫水后,只要加水,能完全恢復(fù)粘結(jié)能力;三種水是晶格水,也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤水的晶格水脫除以后,即喪失粘結(jié)能力,成為死粘土。不同的膨潤土,喪失粘結(jié)能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明:一般來說,天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃,鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土,由于活化條件各異,失效溫度不一,但都低于天然鈉膨潤土。
酸活化法是利用硫酸、鹽酸、草酸等對膨潤土進行活化。膨潤土經(jīng)酸活化后,層間的Na 、Mg2 等轉(zhuǎn)化為可溶性鹽類溶出,同時,膨潤土結(jié)構(gòu)通道中的雜質(zhì)也被溶解,從而增大了膨潤土層間距、孔道容積,進而增強了其吸附性能。B. Benguella 等〔1〕用硫酸對天然膨潤土進行活化,并利用改性后的膨潤土吸附兩種酸性染料,數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)酸活化后,膨潤土比表面積由23 m2/g 增大到56 m2/g。