膨潤土市場調(diào)研報告

編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟頁碼：第頁膨潤土市場調(diào)研報告目錄第一章膨潤土概述第一節(jié)膨潤土定義第二節(jié)膨潤土概述第二章膨潤土技術(shù)發(fā)展趨勢第三章膨潤土國內(nèi)外市場綜述第一節(jié)膨潤土市場狀況分析及預(yù)測第二節(jié)膨潤土產(chǎn)量分析及預(yù)測第三節(jié)膨潤土需求量分析及預(yù)測第四節(jié)膨潤土產(chǎn)供需狀況分析及預(yù)測第五節(jié)膨潤土價格分析第六節(jié)膨潤土進(jìn)出口狀況分析第四章國內(nèi)膨潤土生產(chǎn)廠家介紹第五章國內(nèi)膨潤土擬建及在建項目第六章膨潤土經(jīng)銷商第七章國外膨潤土市場分析第一節(jié)概述第二節(jié)亞洲第三節(jié)歐盟第四節(jié)北美自由貿(mào)易區(qū)第八章國外膨潤土生產(chǎn)商進(jìn)口商概述膨潤土市場調(diào)研報告概述定義膨潤土(Bentonite)又名膨土巖、斑脫石、甘土、皂土、陶土、白泥，俗名稱觀音土，是以蒙脫石為主要成份的粘土礦物，其化學(xué)成份相當(dāng)穩(wěn)定，被譽(yù)為“萬能石”。蒙脫石是由二層共頂聯(lián)接的硅氧四面體片夾一層共棱聯(lián)接的鋁（鎂）氧（氫氧）八面體片，構(gòu)成2:1型含結(jié)晶水的硅酸鹽礦物，是粘土類礦物大家庭中晶體結(jié)構(gòu)變異最強(qiáng)的礦物之一。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，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。膨潤土的層間陽離子種類決定膨潤土的類型，層間陽離子為Na+時稱鈉基膨潤土；層間陽離子為Ca+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)；層間陽離子為有機(jī)陽離子時稱有機(jī)膨潤土。膨潤土具有很強(qiáng)的吸濕性，能吸附相當(dāng)于自身體積8～20倍的水而膨脹至30倍；在水介質(zhì)中能分散呈膠體懸浮液，并具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的摻和物具有可塑性和粘結(jié)性，有較強(qiáng)的陽離子交換能力和吸附能力。膨潤土的化學(xué)分子式為：Al2O3·4(SiO2)·H2O，分子量360.31，CASNo.：一三02-78-9，其分子結(jié)構(gòu)式如下：膨潤土由于有良好的物理化學(xué)性能，可做粘結(jié)劑、懸浮劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)及化妝品、藥品等領(lǐng)域，所以蒙脫石是一種用途廣泛的天然礦物材料。概述膨潤土是一種極有價值、多用途的非金屬礦物，膨潤土及其加工產(chǎn)品具有優(yōu)良的工藝性能，如分散懸浮性、觸變性、流變性、吸附性、膨潤性、可塑性、黏結(jié)性、陽離子交換性等，可用作黏結(jié)劑、懸浮劑、觸變劑、增塑劑、增稠劑、潤滑劑、絮凝劑、穩(wěn)定劑催化劑、凈化脫色劑、澄清劑、填充劑、吸附劑、化工載體等，廣泛應(yīng)用于石油、冶金、化工、鑄造、建筑、塑料、橡膠、涂料、輕工、環(huán)保等領(lǐng)域。天然膨潤土一般多為鈣基膨潤土，其物化性質(zhì)不甚理想，如將其加工成鈉基膨潤土、提純膨潤土、顆粒膨潤土、有機(jī)膨潤土、活性白土（顆粒白土）、白炭黑等膨潤土深加工產(chǎn)品，可廣泛用于石油化工、油脂、醫(yī)藥、建筑、日化、紡織、涂料、冶金、環(huán)保等各領(lǐng)域中。鈉基膨潤土自然界產(chǎn)出的膨潤土，絕大部分為鈣基膨潤土。鈣基膨潤土較鈉基膨潤土性能差，所以生產(chǎn)廠常用人工鈉化的方法將鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土。鈉基膨潤土在鑄造行業(yè)、鉆井泥漿、鐵礦球團(tuán)、干燥劑、污水處理、建筑工程防水材料、涂料等7種行業(yè)需求用量較大。提純膨潤土由于天然膨潤土一般品位低，如用于高檔商品必須提純。提純后的膨潤土按純度可分為通用型提純膨潤土、高純度提純膨潤土（蒙脫石含量大于96%）、納米膨潤土。制備納米級蒙脫土的膨潤土，應(yīng)是蒙脫石含量>95%。納米級有機(jī)膨潤土蒙脫土，要求膨潤土蒙脫石純度在98%以上。高純度提純膨潤土是納米級膨潤土的前提。高純度提純膨潤土和納米膨潤土可以直接藥用。膨潤土用于急、慢性腹瀉（尤以對兒童急性腹瀉）時也叫蒙脫石散，進(jìn)口藥名還叫思密達(dá)（smecta）。由于蒙脫石散服后不易吸收，不進(jìn)入血液循環(huán)，應(yīng)用期間十分安全，無毒性反應(yīng)。膨潤土對若干毒品有解毒作用。目前，蒙脫石輔助治療有機(jī)磷農(nóng)藥中毒患者中毒療效滿意。膨潤土還是一種良好的冶癬藥物。另外，用蒙脫石可制取治氟骨癥藥片，同時可改良高氟水，具有降氟的作用。膨潤土除直接藥用外，還是藥物的吸著劑和藥膏藥丸的粘結(jié)劑?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，在中西藥物中加入膨潤土后，可增加有效物質(zhì)的穩(wěn)定性。高白膨潤土高白膨潤土是白度最少在80以上的高純度鈉（鈣）基膨潤土。高白膨潤土受益于其高亮度和白度以及較高水平的化學(xué)純度，在日化用品、陶瓷、造紙、涂料、制酒、食品等許多方面深受歡迎。日化用品：高白膨潤土在肥皂、洗衣粉、洗凈劑作織物軟化劑、柔順劑，吸收溶解的雜質(zhì)，防止織物表面結(jié)殼和渣滓的堆積，減少沸石在織物上的沉積；可使流體介質(zhì)中污物和其它顆粒保持懸浮狀態(tài)；吸附油類及其它雜質(zhì)，甚至可使細(xì)菌凝結(jié)。在牙膏、化妝品中作凝膠劑，可替代國外進(jìn)口的牙膏用增稠劑、觸變劑合成硅酸鋁鎂。高白膨潤土用于化妝品，具有去污、解毒、止庠、美容、保溫等性能。高白膨潤土在陶瓷中用作塑性填料，特別是在需要燒結(jié)后高白度的產(chǎn)品中。其流變和可膨脹特性使得陶瓷灰膏具有了可塑性并增加了強(qiáng)度，同時在膏體中使水的懸膠體穩(wěn)定，同時，其干粘合性為焙燒后的最終產(chǎn)品提供一種高結(jié)合強(qiáng)度和抗彎曲的能力。在陶瓷釉料中，高白膨潤土還用作增塑劑和增稠劑，為釉料和支持物提供強(qiáng)度、可塑性和高粘著性，有利于球磨；在造紙工業(yè)，高白膨潤土可用作多功能白色礦物填料；在涂料中作粘滯調(diào)節(jié)劑和白色礦物填料，可部分或全部代替鈦白粉。此外，高白膨潤土還可用在高檔膠粘劑、聚合物、油漆中。活性白土（顆粒白土）活性白土是用膨潤土為原料，經(jīng)活化處理，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(qiáng)，能吸附有色物質(zhì)及有機(jī)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，是結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響褪色效果。活性白土不溶于水、有機(jī)溶劑和各種油類中，幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中，相對密度2.3～2.5有機(jī)膨潤土（改性膨潤土）一般地說，有機(jī)膨潤土（胺化土）是將鈉基膨潤土用有機(jī)胺鹽覆蓋而得。有機(jī)膨潤土主要用于油漆油墨、石油鉆井、聚合物活性填充劑等領(lǐng)域。有機(jī)膨潤土是有機(jī)液體的有效膠凝劑。在液態(tài)有機(jī)系統(tǒng)中加入相當(dāng)少量的有機(jī)膨潤土，將大大影響其流變性，粘度增大，流動性改變，系統(tǒng)成為觸變的。有機(jī)膨潤土主要用于油漆、印刷油墨、潤滑油、化妝品及其他許多工業(yè)部門，以控制粘度和流動性，使生產(chǎn)更容易、儲存穩(wěn)定性及使用性能更好。在環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、瀝青等合成樹脂及Fe、Pb、Zn等系列顏料油漆中，可作防沉助劑，具有防止顏料沉底結(jié)塊、耐腐蝕、加厚涂層等；用于溶劑性油墨可作增稠助劑，以調(diào)整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性。有機(jī)膨潤土用于石油鉆井，可作配制油基泥漿和助卡劑，增加泥漿的稠度、提高泥漿分散性和懸浮性。有機(jī)膨潤土是用作輪胎、膠板等橡膠及部分塑料制品的填料。有機(jī)膨潤土用作橡膠填料，是國際上八十年代新技術(shù)，原獨聯(lián)體、美、英等國家廣泛應(yīng)用。吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院經(jīng)過三年的研制，成功地開發(fā)出生產(chǎn)橡膠用有機(jī)膨潤土（也叫改性膨潤土）技術(shù)方法。產(chǎn)品在樺甸、吉林、長春、吉化等輪胎廠進(jìn)行試用，效果顯著，不僅輪胎使用壽命延長，輪胎生產(chǎn)成本也大大降低。橡膠用有機(jī)膨潤土（改性膨潤土）得到橡膠企業(yè)的認(rèn)同和歡迎，市場潛力巨大。此后，浙江的豐虹、華特開發(fā)出有機(jī)膨潤土及超細(xì)/納米有機(jī)膨潤土，為有機(jī)膨潤土（改性膨潤土）的應(yīng)用提供原料的保障。納米級有機(jī)膨潤土還用于尼龍、聚酯、聚烯烴（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）和環(huán)氧樹脂等塑料的納米改性，改善其耐熱性、強(qiáng)度、耐磨性氣體阻隔性和比重。納米級有機(jī)膨潤土在橡膠中應(yīng)用主要用于橡膠制品的納米改性，改善其氣密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化學(xué)性。聚氨酯彈性體/蒙脫土納米復(fù)合材料、三元乙丙橡膠／蒙脫土納米復(fù)合材料都得到很好的研究。膨潤土白炭黑白炭黑即水合二氧化硅，是微細(xì)粉末狀或超細(xì)粒子狀的二氧化硅。是用于彩色、淺色橡膠制品的主要補(bǔ)強(qiáng)填料之一，是德國在40年代作為炭黑的代用品開發(fā)出來的，現(xiàn)在已廣泛地用于橡膠、制鞋、塑料、油漆、造紙、合成樹脂和油脂等工業(yè)部門，其中橡膠、制鞋用量最大。以膨潤土為主要原料生產(chǎn)白炭黑生產(chǎn)工藝新穎先進(jìn)，流程合理，低能耗，原料價格低廉易得，是國家鼓勵開發(fā)的國家級重點新產(chǎn)品，具有強(qiáng)勁的市場競爭優(yōu)勢。我國膨潤土資源非常豐富，居世界首位，分布廣，易開采，但目前僅僅提供初級產(chǎn)品，效益低。利用膨潤土生產(chǎn)白炭黑，增加膨潤土的附加值，且成本低，為白炭黑在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用創(chuàng)造了條件。4A沸石4A沸石是具有四面體骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽晶體，其合成方法有水玻璃法、天然沸石法、活性白土法、膨潤土法、高嶺土法和煤矸石法。水玻璃法工藝成熟，容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好，但成本高?；钚园淄练?、高嶺土法和煤矸石法生產(chǎn)4A沸石需要高溫焙燒原礦石，能源損耗較大，同時，對環(huán)境也會產(chǎn)生一定程度的污染。用天然沸石生產(chǎn)4A沸石，不需要高溫焙燒，但需要加入含鋁的成分。膨潤土法利用天然蒙脫土為原料，成本大大降低，污染小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。4A沸石是無磷洗滌劑廣泛采用的一種代磷助劑。洗衣粉中的洗滌助劑--三聚磷酸鈉，對江河、湖泊等水域產(chǎn)生了“營養(yǎng)富集”污染。2000年，國家環(huán)保避將含磷洗衣粉列為禁止使用的產(chǎn)品。目前，我國年沸石用量已超過30萬噸，但我國現(xiàn)在生產(chǎn)4A沸石的生產(chǎn)量僅有5萬噸左右，可見，國內(nèi)4A沸石需求缺口非常大。此外，4A沸石還可用于石油催化裂化、吸附干燥等方面。因此，4A沸石具有廣闊的市場前景，尤其用膨潤土合成洗滌劑助劑4A沸石更有潛力。無機(jī)鋁鹽用膨潤土可以生產(chǎn)氯化鋁或硫酸鋁。硫酸鋁是一種白色結(jié)晶體，比重為1.69，廣泛應(yīng)用于糊料凈水造紙、印染、制革、木材防護(hù)及消防藥劑等工業(yè)部門。技術(shù)發(fā)展趨勢膨潤土礦的開發(fā)應(yīng)用：1、分類及結(jié)構(gòu)特點1.1分類根據(jù)其形成原因，天然膨潤土礦主要分為：火山巖型、火山巖-沉積型、沉積型、侵入巖型。其中以沉積型為最重要，儲量占全國儲量的70％以上。按礦石的組份及結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為粘土狀、粉砂狀、砂狀、角爍狀等類型。按蒙脫石層間陽離子比例關(guān)系又可分為鈉基、鈣基和天然漂白土三種。其中鈣基膨潤土包括鈣鈉基、鈣鎂基等膨潤土。1.2結(jié)構(gòu)特點膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石為含水的層狀硅酸鹽礦物，結(jié)構(gòu)單元層TOT型。T層為[SiO4]四面體層，其中Si被類質(zhì)同象代換的量很小，層內(nèi)成分穩(wěn)定；O層為八面體層，蒙脫石屬二八面體型結(jié)構(gòu)，八面體位可被Al3+、Mg2+、Fe2+(Fe3+)占據(jù)，其中以Al3+為主，后幾種離子的含量變化較大。膨潤土的顏色各異，相對密度為2.6，熔點為1430℃2、開發(fā)應(yīng)用天然膨潤土一般多為鈣基膨潤土，其物化性能不甚理想，使用價值、經(jīng)濟(jì)價值均低，若將其加工成鈉基土、提純土、顆粒土、有機(jī)土、活性白土、白炭黑等膨潤土深加工產(chǎn)品?？蓮V泛用于石油、化工、醫(yī)藥、建筑、紡織、涂料、橡膠、環(huán)保等24個領(lǐng)域數(shù)百個行業(yè)中。2.1鈉基土將膨潤土原礦經(jīng)破碎、鈉化改型、干燥、球磨、空氣分級、氣旋過濾而成。實現(xiàn)這種鈉化反應(yīng)的途徑有懸浮液法、雙螺旋鈉化法、超臨界處理法等。目前采用較多的是懸浮液法，此法改型產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。鈉基膨潤土可遏止鑄件夾砂、結(jié)疤、掉塊、砂型塌方等現(xiàn)象，加之成型性強(qiáng)、型腔強(qiáng)度高，便于金屬行業(yè)澆鑄濕態(tài)或干態(tài)型模，并具有一定的耐熱能力，所以是精密鑄件首選的型砂粘結(jié)劑。同時鈉基土吸水性強(qiáng)、分散性好、出漿量大，能快速冷卻鉆頭，清除碎屑，保護(hù)井壁，因此還是制造鉆井泥漿的理想材料。另外，它還具有優(yōu)良的粘結(jié)性，與鐵粉混合后其粘結(jié)度好、造球均勻、成球率高，焙燒區(qū)大，脫硫效果好，返礦量少，從而成為現(xiàn)代冶金工業(yè)的重要附料之一。除此之外，鈉基膨潤土亦具有吸附活性，靜態(tài)減濕和異味去除等功效，且吸附速度快、能力高、無毒、無腐、干燥效果好，常被用于不能采用油封、氣相封存的產(chǎn)品中，如光學(xué)、電子、軍工、民用產(chǎn)品及醫(yī)藥、食品包裝的干燥空氣封存，出口量較大。在污水處理方面，鈉基膨潤土可作為渾濁水的澄清劑、被污染水的防水劑、廢水處理劑等。在建筑工程上利用鈉基膨潤土的潤滑性、粘結(jié)密封性、增稠性及膠凝性制成泥漿，用于灌漿、沉箱、打樁、隔墻建造、土地防滲、水泥及混凝施工添加劑、隧道盾構(gòu)潤滑等。同時它還有高度的水密性和自身修補(bǔ)復(fù)原功能，其防水密實性、自保水性好，并具有永久的防水性能。在酒業(yè)中能吸附丹寧，起著澄清、顏色穩(wěn)定劑作用，減少乙醛及硫化氫的形成，消除所有外來的氣味。在涂料中作粘滯調(diào)節(jié)劑和白色礦物填料，代替鈦白粉。亦可用作無紡布、石膏板顆粒的粘結(jié)劑。在造紙工業(yè)中多用作多功能白色涂料，它還在碎漿機(jī)中起抗縱搖吸附劑作用、在機(jī)械中起保持劑作用，在紙漿中起流變調(diào)整劑作用。2.2提純膨潤土由于天然膨潤土品位低白度差，須經(jīng)過提純除去雜質(zhì)才能用于如陶瓷坯體釉料高白度高粘增塑劑、牙膏增稠劑、化妝品底料等高檔商品中。膨潤土的提純可利用其遇水易崩解、易分散的特點，采用沉降、還原與絡(luò)合等方法將其提純處理。提純膨潤土的純度高，可直接藥用。因主礦物蒙脫石對引起腹瀉的各種細(xì)菌、病毒、毒素等具有較強(qiáng)的吸附和固定作用，并且能迅速覆蓋消化道粘膜，對消化道粘膜起保護(hù)作用，使受損傷的消化道細(xì)胞很快得到修復(fù)，還能促進(jìn)上皮細(xì)胞恢復(fù)再生，加速潰瘍面愈合，對口腔粘膜表面的各種致病因子亦有很強(qiáng)的固定和抑制作用，可廣泛用于治療急、慢性腹瀉，治療食管炎、胃炎、結(jié)腸炎、腸應(yīng)激綜合癥及口腔潰瘍等疾病。2.3顆粒膨潤土顆粒膨潤土分為玉米芯、木屑、紙質(zhì)等品種。它是以鈉基膨潤土為原料，經(jīng)擠壓、烘干、破碎、篩分制成的一種顆粒狀產(chǎn)品。其吸附液體和臭味能力強(qiáng)，易結(jié)團(tuán)、團(tuán)塊牢固、不崩解、易清理，不含游離SiO2，既清潔又無害，是首選的家庭寵物墊料。2.4有機(jī)膨潤土有機(jī)膨潤土是將鈉基膨潤土加入有機(jī)季胺鹽的乙二醇溶液中，經(jīng)高速攪拌、置換反應(yīng)而成。有機(jī)膨潤土是有機(jī)液體的有效膠凝劑，把少量的有機(jī)膨潤土加入到液態(tài)有機(jī)系統(tǒng)中，將大大影響其流變性，粘度增大，流動性改變。此外，固體可在液體中懸浮，可控制其向多孔基底的滲透。有機(jī)膨潤土用于油漆、印刷油墨、潤滑油、化妝品等工業(yè)部門，以控制粘度和流動性，使生產(chǎn)更容易，儲存穩(wěn)定性及使用性能更好。在油漆方面，用于環(huán)氧樹脂、酚酞樹脂等系列顏料油漆中，可作防沉降助劑，具有防止顏料沉底結(jié)塊，耐腐蝕、加厚涂層等作用。用于溶劑性油墨，可作增助劑，以調(diào)整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性。2.5活性白土活性白土是以膨潤土為原料，經(jīng)無機(jī)酸化處理，再經(jīng)水漂洗，干燥、粉磨而成。生產(chǎn)方法主要有全濕法、氣相法、煅燒法等。目前采用最多的是全濕法?；钚园淄潦且环N具有微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、比表面積很大的多孔型白色或灰色粉末，具有極強(qiáng)的吸附性，能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)，廣泛用于石油的精煉，動植物油的脫色、除臭以及絕緣油的凈化、廢潤滑劑的回收等。它是化妝品、醫(yī)藥、涂料的原料，還可用作無碳復(fù)寫紙顯色劑、水分干燥劑，內(nèi)服藥物堿解毒劑，維生素A、B吸附劑，潤滑油重合接觸劑，中、高溫聚合催化劑等。2.6白炭黑以膨潤土為主要原料，在少量活化劑存在下用硫酸處理而得。它是彩色、淺色橡膠制品的主要配合劑和補(bǔ)強(qiáng)填料。同時它還是一種良好的復(fù)合填料，不僅具有白炭黑、膨潤土各自的功能性，而且還有良好的協(xié)同效應(yīng)，能賦予橡膠制品以很高的補(bǔ)強(qiáng)效果和優(yōu)異的物理機(jī)械性能，改善輪胎磨耗、濕滑和滾動阻力等胎面性，為此被廣泛用于橡膠、制鞋、油漆、造紙、合成樹脂和油脂等工業(yè)部門，其中橡膠、制鞋用量最大。據(jù)國家建材局年報統(tǒng)計，2006年我國白炭黑生產(chǎn)量突破50萬噸大關(guān)。3、結(jié)語我國膨潤土來源廣泛，資源豐富，但開發(fā)利用程度較低，目前僅提供低檔產(chǎn)品，使用范圍窄，效益低。如將其加工成高附加值如無機(jī)織物柔軟劑、陶瓷增塑劑、牙膏研磨劑、顏料填料、淀粉改性劑、化妝品底料、聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料等高、精、尖膨潤土產(chǎn)品，則可擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高有效利用程度。改性膨潤土研究進(jìn)展：我國不僅煤礦資源儲量豐富，其它非金屬礦儲量也很高。非金屬礦產(chǎn)品因具有多種獨特的優(yōu)異性能(如耐熱、隔熱性、耐酸堿性、堅硬性、導(dǎo)電性、絕緣性、潤滑性、吸附性、膨脹性等物理性能及各種化學(xué)性能)而被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、輕工、建材、機(jī)械、農(nóng)業(yè)、國防、環(huán)保等工業(yè)部門。當(dāng)今世界開發(fā)“資源型”環(huán)保礦物材料既可擴(kuò)大礦物資源的綜合利用范圍，又可大幅度降低環(huán)境污染治理成本，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。膨潤土作為粘土礦物的一種，有較大的內(nèi)、外表面積，較強(qiáng)的吸附能力和陽離子交換能力，利用這些性能可進(jìn)行廢水處理、空氣凈化、土壤修復(fù)以及生產(chǎn)隔音、防滲材料等。并且膨潤土在我國儲量豐富、種類繁多、價格低廉，在環(huán)境污染修復(fù)中具有投資少、處理效果好、工藝簡單、二次污染小等優(yōu)點。我國膨潤土雖資源豐富，但多為鈣基土，應(yīng)用價值較大的鈉基膨潤土較少，且蒙脫石含量多在60％～80％，中低品位礦較多，吸附能力較弱，在很多方面滿足不了多種用途的要求。對膨潤土進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)改性以提高某些性能，能滿足多種用途的要求。1、天然膨潤土的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，而蒙脫石是含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由2個硅氧四面體層中間夾1個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體層組成，屬于2∶1型的3層粘土礦物，其組成為(Na，Ca)0.33(A1，Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O，在礦物形成過程中，常會發(fā)生同晶替代作用，晶體結(jié)構(gòu)層間存在過剩負(fù)電荷，由于靜電吸附陽離子而保持電中性。此外，膨潤土具有很大的表面積，因而吸附能力和離子交換能力很強(qiáng)。我國膨潤土產(chǎn)地主要有河北宣化、浙江余杭、河北隆化、遼寧黑山、遼寧建平、浙江臨安、甘肅金昌、新疆布克塞爾等。近年來膨潤土作為一種吸附劑在污染土壤的改良、污染廢水的處理方面得到了一些成功的應(yīng)用。膨潤土也可用作填埋場的襯底、室內(nèi)空氣凈化劑、除臭和去油污劑以及處理有毒有害固體廢物時的物理隔離材料等。2、改性膨潤土研究進(jìn)展常用的膨潤土改性方法有煅燒改性、鈉化改性、酸改性、無機(jī)陽離子柱化、有機(jī)插層等。膨潤土經(jīng)過改性后，吸附特性及吸附能力都有不同程度的變化。2.1煅燒改性高溫煅燒的主要目的是使膨潤土失去表面水、水化水、結(jié)合水以及一些雜質(zhì)。焙燒溫度一般不超過600℃，時間以2h聶錦旭等研究了經(jīng)450℃焙燒的改性膨潤土對苯酚的去除效果，結(jié)果表明：改性膨潤土投加量為4g/L時，對苯酚的去除率可以達(dá)到92.2％；采用分批投藥的方式，苯酚去除率可達(dá)99.7％。李織宏等人研究碳焙燒膨潤土的改性效果，試驗結(jié)果表明：最佳焙燒溫度為600℃；pH=3時用加碳焙燒改性膨潤土處理工業(yè)染料直接桃紅12B廢水，脫色率達(dá)80％。王代芝用煅燒改性后的膨潤土處理氨氮廢水，試驗結(jié)果表明：5g經(jīng)300℃煅燒改性的膨潤土，在攪拌時間為40min時，對100mL質(zhì)量濃度為160mg/L2.2鈉化改性我國的膨潤土大部分為鈣基膨潤土，其性能遠(yuǎn)差于鈉基膨潤土，因此多需進(jìn)行鈉化改性。鈉化改性方法主要有懸浮法、陳化法和擠壓法。懸浮法是將純堿或相應(yīng)的鈉鹽加入一定料液比的膨潤土漿液中，經(jīng)浸泡打漿后脫水、干燥、研磨，制成鈉化改性膨潤土。此法通常與濕法提純配合使用。陳化法是將按一定鈉離子交換量配制成的鈉鹽溶液加入原礦或加工后的干粉中，控制礦石含水量為30％左右，攪拌均勻后堆放7～10d，得到鈉化改性膨潤土。擠壓法是在加入改性劑的同時施加一定的壓力，使粘結(jié)的蒙托石顆粒分開，以加速粒子間的交換過程。此法比前兩種方法的改性效果都要好。鈉化改性可改善膨潤土的理化性能和工藝性質(zhì)，主要表現(xiàn)為鈉化改性膨潤土吸水速度慢，吸水率與膨脹倍數(shù)大，陽離子交換量高，在水介質(zhì)中分散性好，膠質(zhì)價高，加熱穩(wěn)定性好等。楊秀紅等人研究了鈉化改性膨潤土對Cd2+的吸附效果，結(jié)果表明：鈉化改性膨潤土對Cd2+的飽合吸附量為8.45mg/g，是土壤的2.70倍；鈉化改性膨潤土對Cd2+的吸附主要為離子交換吸附；在鎘污染土壤中添加鈉化改性膨潤土可促進(jìn)植株生長，降低植株地上部和地下部重金屬的含量。2.3酸改性經(jīng)過酸改性的膨潤土稱之為活性白土或漂白土。膨潤土經(jīng)酸化處理，酸與硅酸鹽發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，蒙托石層間的鈉、鉀、鎂和鈣離子等陽離子溶出，從而削弱了層間的鍵能，使層間晶格裂開，層間距增大，活性增加。王代芝等人采用鹽酸改性后的鈉基膨潤土處理含鎘廢水，試驗結(jié)果表明：經(jīng)20％鹽酸改性后的膨潤土對鎘離子具有較強(qiáng)的吸附作用；pH是影響吸附效果的主要原因，在弱堿性(pH=7～9)條件下，吸附性能大大提高。彭榮華研究了靜態(tài)條件下酸改性膨潤土對重金屬離子的吸附性能，結(jié)果表明，在pH值為5.0～7.0，廢水中Cd2+含量不大于45mg/L條件下，Cd2+的去除率可達(dá)到98.5％以上，出水達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。胡恭任副用硫酸對提純膨潤土進(jìn)行活化改性制得酸改性膨潤土，并用于處理含Pb2+廢水，試驗結(jié)果表明，當(dāng)Pb2+初始濃度為10mg/L時，在用土量為8g/L，pH=7，振速為一八0r/min，吸附時間為一五min條件下，酸改性膨潤土對Pb2+的去除率可達(dá)99.6％，處理后Pb2+2.4插層改性插層改性又叫交聯(lián)改性或柱化。交聯(lián)劑中的聚合羥基金屬陽離子借離子交換作用進(jìn)入膨潤土層間，將膨潤土內(nèi)的層與層撐開，從而形成粘土層間化合物，經(jīng)進(jìn)一步加熱，層間插層劑會脫去羥基，最終轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的氧化物柱體。插層改性增大膨潤土的層間距，增加膨潤土的吸附容量。付桂珍等人用碳酸鈉將鈣基膨潤土鈉化改型后，用十六烷基三甲基溴化銨作插層劑對其進(jìn)行有機(jī)插層處理，并采用XRD，NFIR和DTA/TG等測試技術(shù)對所制備的蒙脫石有機(jī)插層復(fù)合物進(jìn)行表征，結(jié)果表明，經(jīng)插層處理后的蒙脫石層間距明顯增大，由原土的1.555nm增至2.045nm。任廣軍、翟玉春等人研究了無機(jī)-有機(jī)柱撐膨潤土，結(jié)果表明：經(jīng)柱撐后膨潤土層間距明顯增大，達(dá)1.9nm以上；柱撐處理后的膨潤土吸附能力明顯大于鈉基土，對酸性紅B溶液有很高的脫色率和CODCr降解率。任廣軍、王穎等人以羥基鐵鋁為柱化劑制備了Fe-A1柱撐膨潤土，并研究了其對水溶液中鉛離子的吸附去除性能。結(jié)果表明：Fe-Al柱撐膨潤土對水溶液中的鉛離子有很好的去除效果，當(dāng)其用量為20g/L時，水溶液中鉛離子的吸附去除率達(dá)到88.4％；Fe-A1柱撐膨潤土對水溶液中鉛離子的吸附在60min時達(dá)到平衡；溶液pH值對水溶液中鉛離子的去除有一定的影響，中性和弱堿性條件下的去除率大于酸性。2.5有機(jī)改性有機(jī)改性包含兩種機(jī)理，一種是借助有機(jī)陽離子化合物和蒙托石中可交換的陽離子來實現(xiàn)改性，另一種是通過物理吸附(一般表現(xiàn)為單分子吸附)使膨潤土有機(jī)改性。有機(jī)極性化合物能置換蒙托石的層間吸附水，然后通過范德華力被吸附在蒙托石的單位晶層底面上。Bentouami用8-羥基喹啉檸檬酸鹽對膨潤土進(jìn)行改性，改性后膨潤土的重金屬去除能力比鈉基膨潤土高1倍。盧杰用十六烷基三甲基溴化胺對膨潤土改性，所得有機(jī)膨潤土顆粒間間距明顯增大，顆粒表面由親水性變?yōu)槭杷?，可有效吸附去除水中的四氯化碳。A.Oyanedel-Craver用十六烷基三甲基溴化胺和三甲基苯基溴化胺制得有機(jī)改性膨潤土，能有效除去溶液中的重金屬(Cd2+，Pb2+，Zn2+)，且吸附重金屬的能力隨著有機(jī)膨潤土中有機(jī)物含量的增加而減少。S.M.DalBosco等人用吡咯啶二硫代甲酸對蒙托石進(jìn)行改性處理，研究表明，改性后的蒙托石對鎘離子和銅離子具有更強(qiáng)的吸附力，可將濃度為50mg/L的鎘離子和銅離子幾乎完全吸附。莫偉等人研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鋁酸脂偶聯(lián)劑改性的膨潤土極大地增強(qiáng)了膨潤土表面的疏水性。3、改性膨潤土今后研究方向改性膨潤土在環(huán)境污染的治理中發(fā)揮著重要的作用，并具有良好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。今后應(yīng)以以下幾個方面為重點開展改性膨潤土的研究：(1)深入探討改性膨潤土的成分、結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系，以便最大限度地開發(fā)利用改性膨潤土。(2)從微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)研發(fā)能增強(qiáng)改性膨潤土吸附性能的改性劑或添加劑，采用多種手段進(jìn)行多層次、多方位的改性，尤其是提高表面活性點的強(qiáng)度及數(shù)量，進(jìn)一步發(fā)掘改性膨潤土吸附潛力。(3)設(shè)計和制備新型改性膨潤土環(huán)境修復(fù)材料及其復(fù)合材料。(4)以前的研究多集中在各種改性產(chǎn)品對單一污染物或同種類污染物的吸附處理，吸附機(jī)理一般只涉及對某種特定污染物的吸附。對重金屬吸附劑的改性主要采用鈉化、酸化以及柱化等改性方法，用有機(jī)改性膨潤土吸附重金屬的研究不多見。今后應(yīng)注重具有綜合吸附能力的改性膨潤土的開發(fā)，加強(qiáng)利用有機(jī)改性膨潤土吸附重金屬離子的研究。改性膨潤土在紡織印染行業(yè)的應(yīng)用與展望：膨潤土作為最重要的非金屬礦物之一，資源豐富，價格低廉，具有無毒、無化學(xué)污染、強(qiáng)吸附、吸濕、膨脹、催化、潤滑等特性，享有“有千種用途”的“萬能材料”之美稱。膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土，蒙脫石為含水的層狀硅酸鹽礦物，每個晶胞由2個硅氧四面體和1個鋁氧八面體構(gòu)成，四面體中心的Si4+和八面體中心的Al3+易被低價的陽離子取代，因而表面層帶負(fù)電，有良好的離子交換和吸附能力。1、膨潤土的改性膨潤土的常用改性方法有活化改性法和添加改性劑改性法。1.1活化法改性活化膨潤土的方法有很多，如焙燒活化法、酸活化法、氫活化法、鹽活化法等，其中以酸化法和焙燒法較為常用.Na+、Mg2+等陽離子轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘柠}溶出，層間的鍵能減弱，層間距增大，形成具有比表面積大的多孔活性物質(zhì)，也可除去膨潤土結(jié)構(gòu)通道中的雜質(zhì)，增大孔道容積，性。高溫焙燒可使膨潤土失去表面水、水化物和結(jié)構(gòu)中的結(jié)合水以及一些雜質(zhì)，減小水膜對污染物的吸附阻力，有利于吸附質(zhì)分子的擴(kuò)散，從而改變膨潤土的吸附性能。1.2添加改性劑改性改性劑通常包括無機(jī)改性劑和有機(jī)改性劑。無機(jī)改性劑對膨潤土改性的原理是利用陽離子交換，把蒙脫石層間原有的金屬離子置換出來，改變膨潤土的層間結(jié)構(gòu)，提高其吸附性能和表面活性。有機(jī)改性劑是通過有機(jī)陽離子取代蒙脫石層間的可交換離子或與層間金屬離子反應(yīng)生成有機(jī)金屬配合物等，以實現(xiàn)膨潤土改性，經(jīng)有機(jī)改性后的膨潤土親水性減弱，親油性增強(qiáng)，層間距增大，提高了膨潤土對有機(jī)物的吸附能力。膨潤土除活化、無機(jī)或有機(jī)物改性之外，還可以同時加入無機(jī)物和有機(jī)物制得無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土，以進(jìn)一步改善膨潤土的吸附能力。2、在紡織印染行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)過提純、改性的膨潤土中，蒙脫石含量高，雜質(zhì)少，粒度細(xì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能形成穩(wěn)定的凝膠狀態(tài)，且在中性和微堿性環(huán)境以及溫度不超過100℃時，粘度很穩(wěn)定，針對不同的吸附對象，通過酸、氧化劑、無機(jī)鹽、有機(jī)物等對膨潤的交換性能，將膨潤土應(yīng)用于紡織印染工業(yè)領(lǐng)域具有非常廣闊的前景我國的膨潤土儲量居世界第一位，現(xiàn)開采量為200萬t左右，主要集中在東北及東部沿海各省，在紡織印染工業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)膨潤土的研究還處于試驗室規(guī)模，其實際使用量還很小，有機(jī)膨潤土的開發(fā)應(yīng)用還沒有受到紡織印染行業(yè)應(yīng)有的重視，因此，專家希望此文能讓大家深入關(guān)注了解膨潤土，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高利用程度。2.1紗線上漿經(jīng)過提純、改性的膨潤土有著驚人的分散性、穩(wěn)定性和良好的粘結(jié)性，并且與淀粉、天然纖維具有“相似相容”性，結(jié)合力很好，故在紡織工業(yè)上可作為漿料的組分之一。江西科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)所的毛燕紅將膨潤土替代35％淀粉用于紡織經(jīng)紗上漿，產(chǎn)品不發(fā)霉、不生蟲、易退漿、外觀及手感良好，單紗強(qiáng)力、上漿率均達(dá)到l00％淀粉漿紗時的指標(biāo)，且不改變原漿紗工藝及設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益明顯。2.2棉織物前處理東華大學(xué)姚永麗等介紹了鈣基膨潤土經(jīng)無機(jī)酸活化后所得到的活性白土，其陽離子交換性進(jìn)一步增強(qiáng)，比表面積進(jìn)一步增加，在棉織物前處理過程中加入活性膨潤土，可以利用它的陽離子交換性來吸附前處理浴中的Cu2+、Fe3+等重金屬離子，增加雙氧水的穩(wěn)定性，減少對織物的損傷，而且可以防止在棉織物上產(chǎn)生銹漬或雜質(zhì)沉淀，提高織物的白度，由于活性白土的比表面積很大，且有很強(qiáng)的吸附作用，從而有助于棉纖維上油劑及蠟狀物質(zhì)的去除。2.3染色由于聚丙烯纖維大分子的非極性結(jié)構(gòu)，分子中沒有可與任何染料分子結(jié)合的極性基團(tuán)，且其結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)緊密，纖維內(nèi)部缺乏染料擴(kuò)散必需的孔隙。因此，目前常用的染料甚至分散染料也幾乎不能使其染色，郭曉等研究了聚丙烯/聚苯乙烯/膨潤土共混纖維，結(jié)果表明，聚合過程中膨潤土的層間距沒有發(fā)生明顯變化，添加劑聚苯乙烯/膨潤土復(fù)合粒子的加入使共混體系的熔點降低，結(jié)晶溫度從ll5℃上升到l17℃，結(jié)晶度從44.2％降低到40.2有機(jī)膨潤土用作合成纖維織物的染色助劑，由于合成纖維本身的親水性比較差，染色時常常導(dǎo)致染色不勻，利用有機(jī)膨潤土與染料及水的雙重親水性，在染色過程中能提高染色的勻染度和染色率，經(jīng)加入十六烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土的染液對腈綸毛線染色，染出的毛線色澤鮮艷，膨松，均勻度高。2.4活性染料印花活性染料在棉布直接印花中占有重要地位，海藻酸鈉是目前活性染料中最為適用的糊料，用它作為活性染料糊料，可獲得手感柔軟、色澤鮮艷的印花織物，近年來，海藻酸鈉供應(yīng)日趨緊張，價格隨之猛增，使企業(yè)的生產(chǎn)成本有所增加。膨潤土的主要成分蒙脫石是含水的鋁鎂硅酸鹽，結(jié)構(gòu)單元層之間結(jié)合比較松弛，同時含有一定量的層間水，它在水中具有較高的分散性、膨脹性，膠體穩(wěn)定性好，經(jīng)改型、改性、增稠處理后形成的溶膠(礦物糊料)，還具有印花糊料的一般特性(增稠性、流變性)，可用作織物印花糊料，因此可作為海藻酸鈉等有機(jī)糊料的部分代用品。鄭林偉等研究了膨潤土礦物糊料制備及其流變性能與常用糊料、染料和各種助劑的相容性，印花工藝及配方。結(jié)果表明：膨潤土經(jīng)選礦提純制備礦物印花糊料，可部分替代海藻酸鈉用于活性染料印花，印制效果良好，產(chǎn)品得色濃艷，各項牢度指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。膨潤土礦物糊料部分替代海藻酸鈉用于活性染料印花有以下優(yōu)點：(1)適用于全棉、滌棉以及絲綢等織物，印制效果良好，產(chǎn)品得色率高，手感和色牢度均達(dá)到海藻酸鈉水平，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；(2)拼混糊料不易變質(zhì)，蒙脫石是無機(jī)礦物，細(xì)菌對其作用甚小，在和部分海藻酸鈉拼混后，可延長糊料的壽命(夏季放置一周不變質(zhì))，減少生產(chǎn)“壞漿”的損失．膨潤土本身cOD值很低，加上它有吸附作用，能降低印花污水的COD值，減輕污水處理負(fù)擔(dān)；(3)膨潤土礦物糊料用于織物印花，工藝簡單，價格低廉，用常規(guī)糊料印花所需設(shè)備即可，便于推廣和應(yīng)用，具有較好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。2.5活性染料對棉織物染色的凈洗劑以天然鈣基膨潤土為原料，通過活化、陽離子表面改性制得一種生態(tài)型凈洗劑，在凈洗過程中產(chǎn)生的泡沫極少，容易從織物上被洗去，可以節(jié)約洗滌用水量，減少廢水排放量，而且經(jīng)凈洗后的活性染料染色棉織物具有優(yōu)良的皂洗牢度，凈洗殘液的COD值也很低，與用表面活性劑復(fù)配的凈洗劑的凈洗效果相當(dāng)。因此，可用作一種新型“綠色”織物凈洗劑。2.6用作織物柔軟劑利用有機(jī)膨潤土易吸附在纖維表面的特性，用作織物柔軟劑，有潤滑、吸濕和抗靜電的作用。吉林省輕工業(yè)設(shè)計研究院將天然膨潤土經(jīng)精制加工、有機(jī)改性后制成新型織物柔軟劑-HPN，經(jīng)測試證明其柔軟效果明顯，用其配制的柔軟型洗衣粉對棉、麻、羊毛、合纖織物具有良好的洗凈效果，洗后織物柔軟、滑爽、穿用舒適感強(qiáng)，而且產(chǎn)品價格低，其綜合生產(chǎn)成本只相當(dāng)于陽離子表面活性劑的5％～10％，有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。2.7印染廢水處理由于染料廢水具有日排出量大、色度高、水質(zhì)復(fù)雜等特點，使其很難用傳統(tǒng)的方法處理且對水環(huán)境的危害十分嚴(yán)重，改性后膨潤土可用來處理染料廢水。趙大傳等通過高溫焙燒法、硫酸酸化法和有機(jī)季銨鹽法分別對膨潤土進(jìn)行改性，利用改性膨潤土對活性翠藍(lán)KN-G染料廢水進(jìn)行靜態(tài)吸附試驗。結(jié)果表明，3種改性膨潤土的吸附能力較原土均有不同程度提高，其中有機(jī)膨潤土對染料廢水的吸附效果最佳。Liwang等使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殼聚糖對膨潤土改性，在對該復(fù)合吸附劑進(jìn)行了FTIR和XRD分析的同時，研究了殼聚糖、膨潤土和改性膨潤土對染料CongoRed的吸附性能．結(jié)果表明，改性膨潤土顆粒對染料CongoRed的吸附量明顯高于殼聚糖或膨潤土單獨吸附時的量，且吸附過程符合Langmuir模型。中科院聶錦旭等用Fe鹽改性膨潤土處理染料廢水，在溶液pH4.O、振蕩3Omin、改性膨潤土投加量O.025g/L時，F(xiàn)e2+、Fe3+改性膨潤土對20mg/L亞甲基藍(lán)的去除率分別達(dá)到85.7％和95.2近來，浙江大學(xué)研究者成的有機(jī)膨潤土可經(jīng)一步法除去印染廢水中的酸性染料以及陽離子表面活性劑，其等溫吸附過程符合Langmuir模型。3、存在問題與展望道。近年來，隨著人們對有機(jī)膨潤土應(yīng)用的認(rèn)識，在有機(jī)膨潤土這一領(lǐng)域的研究開始活躍，并取得了一些成果。但在膨潤土的研發(fā)過程中，也反映出了一些問題：(1)回收再生問題，理論上膨潤土可以再生，但因其價格較低，且處理成本較高。研究者應(yīng)深人研究改性劑的種類及經(jīng)濟(jì)實用的再生方法，降低處理成本，努力拓寬其應(yīng)用范圍；(2)膨潤土是一種粉末狀粘土，經(jīng)水浸泡后發(fā)生溶脹，形成泥漿，固液很難分離。因此，研究適宜的加工條件是將膨潤土用于實際染料廢水處理時必須解決的首要問題。但膨潤土具有較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性，對環(huán)境友好等優(yōu)點，在生態(tài)型紡織助劑的開發(fā)應(yīng)用過程中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，相信不久的將來，改性膨潤土?xí)蔀橐环N當(dāng)之無愧的環(huán)保型紡織助劑。高膨脹性鈉基膨潤土的制備：膨潤土是一種應(yīng)用范圍極廣，具有良好的粘結(jié)性、膨脹性等優(yōu)異性能的粘土礦物。我國膨潤土資源儲量豐富，但主要以鈣基膨潤土為主，天然鈉基膨潤土僅占約10％。和鈣基膨潤土相比，鈉基膨潤土其理化性能優(yōu)異，具有更好的離子交換性、膨潤性、懸浮性、潤滑性、吸附性、去污性等功能。所以常將鈣基膨潤土進(jìn)行鈉化改性，即所謂人工鈉化膨潤土。以下就是利用鈉鹽對膨潤土進(jìn)行人工鈉化，在活化劑的協(xié)同作用下，使得鈉改性膨潤土具有更好的膨脹性能，其膨脹倍和膠質(zhì)價也大大優(yōu)于其他鈉化方法所制得的鈉化膨潤土。經(jīng)過鈉化的膨潤土能更加廣泛地用于鑄造型砂粘結(jié)劑、快干涂料、鐵礦球團(tuán)粘結(jié)劑、鉆井泥漿、食用油脫色脫脂、植樹造林，建筑防滲漏材料及污水處理等領(lǐng)域。1、實驗部分1.1實驗試劑和藥品原料：鈣基膨潤土，所用鈣基膨潤土指標(biāo)見表1。試劑和藥品：碳酸鈉，尿素，氟化鈉。1.2鈉化膨潤土的制備將200目鈣基膨潤土，鈉化試劑和一定比例的尿素，放入到烘箱里在一定溫度下等溫活化，待活化膨潤土冷卻后，進(jìn)行物化性能指標(biāo)測試。2、結(jié)果與討論2.1活化劑的添加量對鈉化土物化性能指標(biāo)的影響在100℃的活化溫度下，添加一定量的鈉化試劑和不同比例的活化劑尿素，在活化2h以后，測定其膨脹指數(shù)、膨脹倍和膠質(zhì)價等物化指標(biāo)，其結(jié)果見表2由表2可知，隨著活化劑尿素的添加量的增加，鈉化土的膨脹指數(shù)、膨脹倍、膠質(zhì)價都得到很大的提高，其中，在尿素加入量達(dá)到一五％以后，其膨脹指數(shù)就已經(jīng)達(dá)到了26ml/2g以上，完全達(dá)到了膨潤土防水毯的國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從圖1可以看出，在尿素的添加量，達(dá)到一五％以后，鈉化土的膨脹指數(shù)、膨脹倍和膠質(zhì)價等參數(shù)增加趨于緩慢，隨著添加量的增加，變化得越來越不明顯，因此尿素的最適宜的添加量為一五％。2.2溫度對鈉化土物化指標(biāo)的影響在不同的溫度下，添加一定量的鈉化試劑和尿素(添加量一五％)，對鈣基土進(jìn)行鈉化，所得到的溫度對鈉化土的關(guān)系圖如圖2所示。由圖2可知，隨著溫度的升高，有利于活化劑尿素對鈉化的促進(jìn)作用，但是在超過100℃以后，由于尿素會產(chǎn)生較多的分解作用，使得尿素對鈉化過程中的促進(jìn)作用減弱，因此較適宜的溫度為2.3鈉化時間對鈉化土的物化指標(biāo)影響在100℃，添加一定量的鈉化試劑和一五％的尿素后，考察鈉化時間對鈉化膨潤土的物化指標(biāo)的影響，其結(jié)果見圖3由圖3可知，在時間<0.5h的情況下，尿素的活化作用得不到充分體現(xiàn)，鈉化效果也非常不好。在鈉化時間超過lh以后，鈉化指標(biāo)趨于平衡，因此最好的鈉化時間為1～2h。3、結(jié)論在鈣基膨潤土的鈉化過程中，添加一定量的活化劑尿素，有利于促進(jìn)鈣基土的鈉化，最佳的尿素的添加量，鈉化溫度，鈉化時間分別為一五％，100℃和2h。按此方法得到的鈉改性膨潤土其膨脹指數(shù)，膨脹倍和膠質(zhì)價可提高到26ml/2g，91ml/g和420ml/一五凝膠型有機(jī)膨潤土制備工藝研究：凝膠型有機(jī)膨潤土是層狀鋁硅酸鹽粘土礦物改性后的重要產(chǎn)品，已大量用于油漆、油墨、潤滑脂、鉆井泥漿、日用化工、玻璃纖維樹脂、防水密封材料、環(huán)境吸附材料等領(lǐng)域，以滿足不同體系對粘度、觸變、成型和分離等特殊要求。評價凝膠性能優(yōu)劣最便利的指標(biāo)多以粘度數(shù)值高低來表征。本研究以某地鈣基膨潤土為原料，在鈉化提純基礎(chǔ)上，通過不同藥劑的組合處理，使改性后產(chǎn)品達(dá)到了較高的粘度，制得了較好性能的凝膠型有機(jī)膨潤土。本研究主要考察了不同反應(yīng)條件對粘度的影響，并根據(jù)粘度值進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)工藝條件。1、試驗部分1.1主要藥劑與儀器某鈣基提純鈉化土；十八烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨(分別簡稱一八31和1631，山東派尼化學(xué)有限公司生產(chǎn)，工業(yè)品)；有機(jī)單體助劑A，分析純試劑。儀器主要有：HH-2型恒溫水浴鍋，江蘇常州國華電器有限公司；JJ-1型精密電動攪拌器，江蘇金壇中大儀器廠；FW-8O微型粉碎機(jī)，河北黃驊中興儀器廠；DNJ-79粘度儀，上海同濟(jì)大學(xué)；KSY-12-16高溫爐，上海試驗電爐廠等。1.2鈣基膨潤土提純鈉化后的主要性能本研究所用鈣基膨潤土經(jīng)提純、鈉化后，陽離子交換量87mmol/100g土，吸藍(lán)量一三3mmol/100g土，膠質(zhì)價90ml/1g土。1.3制備工藝流程及有機(jī)膨潤土指標(biāo)有機(jī)膨潤土制備流程見圖1。制備的有機(jī)膨潤土屬凝膠型，樣品采用標(biāo)準(zhǔn)見表1。1.4粘度的測試準(zhǔn)確稱取3.60g土，加入54ml二甲苯，將容器置于高速攪拌機(jī)下，使?jié){葉浸沒于液體以下1/3處。接通電源，逐漸將轉(zhuǎn)速調(diào)至2200r/min，在此轉(zhuǎn)速下攪拌5min。停止轉(zhuǎn)動后加入甲醇1.5ml。使?jié){葉浸沒于液面以下2/3處，將轉(zhuǎn)速慢慢調(diào)至3500r/min，在此轉(zhuǎn)速下攪拌5min，其中最后2min上下左右移動攪拌。停止轉(zhuǎn)動后取下容器，立即用刮刀將凝膠裝滿在合適的粘度測定器中，邊裝邊振搗測定器使之裝滿并驅(qū)趕氣泡，用刮刀沿測定器邊緣刮平。用DNJ-79粘度儀測試。記下指針最初穩(wěn)定時的讀數(shù)值(約5～一五s)，如果在一五1.5制備步驟鈉化提純后的膨潤土固含量為一三.8g/L，料漿pH值7～8。取料漿500ml，在水浴鍋內(nèi)加熱至80℃，添加季銨鹽及有機(jī)單體助劑A組合藥劑，恒溫攪拌反應(yīng)2h，攪拌速度約為550r/min；反應(yīng)完全后，將樣品過濾分離，分離后的濕樣用1/3原料漿體積的水，分三次洗滌，以除去濕樣中過多的Cl-，處理后的濕樣在105℃的烘箱中鼓風(fēng)干燥4～2、結(jié)果與討論2.1影響粘度的主要因素通過探索性試驗，反映復(fù)配季銨鹽、復(fù)配的季銨鹽/有機(jī)單體助劑可以較大地提高凝膠型有機(jī)膨潤土的粘度，確定為影響粘度的主要因素，分類討論如下：2.1加入季銨鹽為一八31和1631的復(fù)配季銨鹽，考察復(fù)配季銨鹽總用量對粘度的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，復(fù)配季銨鹽用量以O(shè).87mmol/g土?xí)r，產(chǎn)品粘度最高，即復(fù)配季銨鹽用量與提純鈉化膨潤土陽離子交換量mol比為1∶1為好。2.1.2采用上述復(fù)配季銨鹽用量最佳條件，然后再添加一定量的有機(jī)單體助劑A，有機(jī)助劑A添加時間在添加復(fù)配季銨鹽反應(yīng)1.5h后，考察添加復(fù)配季銨鹽和有機(jī)助劑A對粘度的影響，影響如圖3所示。由圖3可知，有機(jī)單體助劑A添加量為提純膨潤土質(zhì)量的4.78％時粘度最高。2.2其它影響因素以2.1.2.2由圖4可以看出，反應(yīng)溫度升高，膨潤土粘度增大，但是在75％之后粘度變化不大，所以選取75～80℃為宜。2.2反應(yīng)時間為總反應(yīng)時間，其中添加有機(jī)助劑時間為總反應(yīng)時間的3/4，考察反應(yīng)時間對粘度的影響。由圖5可以看出，在時間2～2.5h時，粘度達(dá)到較高值，但反應(yīng)時間過長耗能較大，以選取2h為好。2.2考察攪拌速度對粘度的影響，從圖6看出，攪拌速度對粘度影響不大，但以300r/min稍好。2.2.4p反應(yīng)料漿溶液的酸堿度用添加NaOH和HC1調(diào)節(jié)，考察不同pH值對粘度的影響。7。2.2水洗作用主要是消除反應(yīng)后溶液中的Cl-離子等對樣品粘度的影響，用水量越大，水洗次數(shù)越多，Cl-除去得越徹底。由表2看出：以用自來水水洗用量為原礦漿體積的1/3、分三次水洗效果較好。2.2按以上最佳條件進(jìn)行綜合重復(fù)試驗，反映重現(xiàn)性較好，如圖8所示。3、結(jié)論(1)以某鈣基膨潤土提純鈉化料漿為原料，通過一八31、1631復(fù)配季銨鹽和有機(jī)助劑A復(fù)配，并控制其它條件可以制備出粘度穩(wěn)定在6.5Pa·s的高粘度凝膠型有機(jī)膨潤土。(2)最佳制備工藝條件為：復(fù)配季銨鹽用量與提純鈉化膨潤土陽離子交換量摩爾比為1∶1、有機(jī)助劑A用量為提純鈉化膨潤土質(zhì)量的4.78％、總反應(yīng)時間2h、反應(yīng)體系pH值6～8、反應(yīng)溫度75～80℃，其中有機(jī)助劑A在加人復(fù)配季銨鹽反應(yīng)后1.5h天然鈉基膨潤土干法提純研究：膨潤土防水毯作為一種新型防水材料，用途廣、性能優(yōu)、市場反映好。但是，目前國內(nèi)大多數(shù)膨潤土防水毯企業(yè)采用的是人工鈉基膨潤土，大量研究表明，經(jīng)過改性的人工鈉基土在半年左右其膨脹性能會嚴(yán)重退化，防水性能也隨之減弱，為防水工程埋下隱患。新疆地處鹽堿地帶，受氣候和環(huán)境的影響，區(qū)內(nèi)膨潤土多為天然鈉基膨潤土，其資源儲量相當(dāng)大。有關(guān)單位決定利用新疆夏子街天然鈉基膨潤土礦經(jīng)提純后生產(chǎn)防水毯。膨潤土的提純大體上分為兩類，濕法提純和干法提純。業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為，低品位的膨潤土提純采用濕法，而高品位膨潤土(85％以上)提純采用干法。通過在中國地質(zhì)大學(xué)進(jìn)行的X衍射分析和半定量分析(表1)可以看出：新疆夏子街膨潤土原礦屬于天然鈉基土，但是其品位不高，平均不到60％；雜質(zhì)主要為石英，含量高達(dá)28％；原礦的膨脹指數(shù)僅為一八mL/2g。根據(jù)國家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T193-2006《鈉基膨潤土防水毯》的要求，該礦品位和膨脹性能偏低，要用作膨潤土防水毯的原料，必須進(jìn)行提純。但是新疆位置的特殊性決定其嚴(yán)重缺水，濕法提純用于生產(chǎn)的可能性不大。經(jīng)過分析，該礦含量較大的石英，其密度和膨潤土差別較大，對該礦進(jìn)行干法提純相對可行。1、試驗方法和結(jié)果1.1試驗設(shè)備和原料試驗設(shè)備：山東某公司自行生產(chǎn)的70型、260型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī)；F型、M型自分流式微粉分級機(jī)。原料：夏子街天然鈉基膨潤土．經(jīng)過晾曬水分小于10％。1.2干法提純工藝該干法提純工藝由粉磨工藝和分級工藝組成：原礦經(jīng)過粗碎后由進(jìn)料裝置進(jìn)入粉磨機(jī)主機(jī)，根據(jù)需要磨至一定細(xì)度后，由進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入自分流分級室，與空氣充分混合成流化態(tài)。在自分流分級區(qū)內(nèi)，大部分粗顆粒和密度大的顆粒被分離；細(xì)粉夾帶少量粗顆粒被上升氣流帶入渦輪分級區(qū)，在分級輪離心力和風(fēng)機(jī)抽力的作用下，實現(xiàn)粗細(xì)粉的二次分離；合格的細(xì)粉經(jīng)分級輪由細(xì)粉捕集系統(tǒng)收集，粗顆粒在離心力及重力的作用下沿筒壁下滑，最終兩次分離的粗粉從分級機(jī)下端卸料閥排出，細(xì)粉即為需要的產(chǎn)品。1.3中試方案和試驗結(jié)果中試用原礦分為3部分，編號為A、B、C，各試樣的提純加工工藝如下：A樣：采用70型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī)磨粉過200目后，用F型白分流式微粉分級機(jī)分級提純，分級點為20μm、30μm。B樣：采用70型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī)磨粉過300目后，用F型自分流式微粉分級機(jī)分級提純，分級點為10μm、20μm。C樣：采用70型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī)磨粉過400目后，用F型白分流式微粉分級機(jī)分級提純，分級點為10μm、20μm。膨脹指數(shù)是防水毯用膨潤土原料的重要指標(biāo)之一，JG/T193-2006標(biāo)準(zhǔn)要求必須達(dá)到24mL/2g，該指標(biāo)可以直接反映提純效果。因此，提純完畢后，取樣測試膨脹指數(shù)，通過該指標(biāo)確定最佳工藝，測試結(jié)果見表2、3、4。由表2、3、4數(shù)據(jù)可以看出，隨著磨礦粒度的變化，提純后的產(chǎn)品質(zhì)量隨之變化，基本規(guī)律是原礦粉磨越細(xì)，提純后的產(chǎn)品膨脹性能越好。根據(jù)C樣測試數(shù)據(jù)，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到400目，分級后-10μm的產(chǎn)品，其膨脹指數(shù)可以達(dá)到JC/T193-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.41∶1工業(yè)試驗方案和結(jié)果根據(jù)上述中試數(shù)據(jù)，確認(rèn)1∶1工業(yè)試驗工藝如下，原礦試樣編號為D。D樣：采用260型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī)磨粉過400目后，用M型白分流式微粉分級機(jī)分級提純，分級點為10μm、20μm，試驗結(jié)果見表5。1.5試驗結(jié)果分析根據(jù)中試的C樣和1∶1工業(yè)試驗的D樣測試數(shù)據(jù)所示，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到400目，分級后-10μm的產(chǎn)品膨脹指數(shù)可以達(dá)到JG/T193-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求。對D樣在該工藝下生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行X衍射半定量分析和吸藍(lán)量分析，結(jié)果見表6。對表6的數(shù)據(jù)分析可知，D樣經(jīng)過提純后，產(chǎn)品中石英的含量大大減少，膨脹性能和吸藍(lán)量顯著提高，相關(guān)性能可以達(dá)到甚至超過JG/T193-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)過多次平行試驗分析，確定D樣提純工藝為最佳工藝。工業(yè)生產(chǎn)時，還要綜合考慮生產(chǎn)成本、回收率、電耗等因素。經(jīng)過提純的礦樣在國內(nèi)防水毯企業(yè)制成樣毯后送往國家建筑材料測試中心測試，結(jié)果各項指標(biāo)均超過J/Tl93-2006《鈉基膨潤土防水毯》標(biāo)準(zhǔn)的要求。3、結(jié)論通過對夏子街天然鈉基膨潤土原礦進(jìn)行分析和干法提純的研究，得出以下幾點結(jié)論：1)該天然鈉基膨潤土性能良好，適合作為防水毯的原料；其雜質(zhì)組成決定其需要進(jìn)行提純，且可以進(jìn)行干法提純。2)通過粒級分析，該礦雜質(zhì)粒度較小，為保證提純效果，必須將原礦粉磨到一定細(xì)度，才能保證蒙脫石與雜質(zhì)解離。經(jīng)過最佳工藝條件生產(chǎn)的提純產(chǎn)品性能較原礦提高較大，各項指標(biāo)可以達(dá)到防水毯原料標(biāo)準(zhǔn)的要求。3)該提純礦經(jīng)過造粒之后，不需要添加任何輔助材料即可用作防水毯原料。由于采用天然鈉基膨潤土，未進(jìn)行人工鈉化改性，使用該原料生產(chǎn)的防水毯抗老化性能將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品?？梢灶A(yù)測，該礦生產(chǎn)的防水毯產(chǎn)品市場將會十分廣闊。膨潤土鈉化工藝條件研究：我國膨潤土含量豐富，其在石油化工以及鉆探、精細(xì)化工方面得到廣泛的應(yīng)用。目前對膨潤土的開發(fā)主要集中在性能較好的鈉基膨潤土，而自然界存在的膨潤土絕大部分是以鈣基膨潤土的形式存在。對鈣基膨潤土鈉化處理后進(jìn)行深加工就顯得極為重要。目前較為普遍使用的為堆積法和碾壓法。而這兩種方法所制得的鈉基膨潤土其性能不夠理想。以下在前人工作的基礎(chǔ)上，比較了集中鈉化劑的鈉化效果并研究其最佳工藝條件。1、試驗原理膨潤土以典型的T-O-T層狀構(gòu)造存在，在兩個硅鋁構(gòu)成的正四面體層間夾雜一個由Mg、Ca等構(gòu)成的正八面體層。根據(jù)與硅鋁結(jié)合的離子不同將膨潤土分為鈣基膨潤土(Ca-Bent)、鋰基膨潤土(Li-Bent)、鈉基膨潤土(Na-Bent)、氫基膨潤土(H-Bent)四種。由于鈣離子與硅鋁結(jié)合的強(qiáng)度不如鈉離子與硅鋁結(jié)合的強(qiáng)度，下：2、試驗過程2.1試驗工藝條件本試驗對膨潤土鈉化主要考慮了鈉化劑種類、礦漿濃度、鈉化劑濃度、攪拌速度、水浴溫度、攪拌時間、烘干溫度等7個方面的影響。稱取膨潤土10g于1000mL燒瓶中分別加入Na2CO3、Na2SO4、NaC1以及NaNO3為鈉化劑進(jìn)行鈉化處理，選出最佳的鈉化劑，隨后調(diào)節(jié)鈉化劑濃度為2％、4％、6％、8％等找出最佳鈉化劑濃度，最后調(diào)節(jié)礦漿濃度，分別加入100mL、200mL、300mL、400mL等4個礦漿濃度，進(jìn)行工藝條件研究，往盛有10g膨潤土的1000mL燒瓶中加入300mL4％的NaCO3溶液于水浴鍋中恒溫水浴處理。對于攪拌速度主要設(shè)定了500r/min、750r/min、1000r/min、一三00r/min、一五00r/min、1750r/min、2000r/min、2250r/min、500r/min、2500r/min、2700r/min、3000r/min等。烘干溫度和水浴溫度為60℃、65℃、70℃、75℃、80℃，攪拌時間設(shè)定有一五min、30min、45min、60min、90m2.2CEC測定方法稱取經(jīng)烘干的樣品3.00g放入100mL離心管內(nèi)，加入25mL50％乙醇溶液清洗可溶鹽類，在磁力攪拌器上攪拌5min，取下進(jìn)行離心分離，清液棄去并重復(fù)2～3次。然后加人已配好的0.1mol/L氯化銨-50％乙醇提取液25mL，攪拌30min，蓋緊橡皮塞靜止過夜，使其充分進(jìn)行交換。次日離心分離，將清液移入100mL容量瓶內(nèi)。此代換過程連續(xù)重復(fù)三次(不再過夜)，每次加25mL提取液，潔液合并入上述100mL容量瓶中。取100mL容量瓶中的交換液25mL于250mL三角瓶瓶中，加熱煮沸，加入35％的中性甲醛(用NaOH溶液中和至pH值為7)8mL，滴5滴酚酞指示劑搖勻，立即用0.1moL/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，溶液由無色變?yōu)闇\粉色(穩(wěn)定30s不褪色)即為終點、記下讀數(shù)V1。吸取提取液(0.1mol/LNH4C1+50％乙醇)25mL于250mL三角瓶中，按上述操作進(jìn)行滴定，記下讀數(shù)V23、試驗結(jié)果分析3.1不同鈉化劑對鈉化效果的影響不同的鈉化劑將會對膨潤土的鈉化有重要的影響，所以選擇高效的鈉化劑尤為重要。以下中選擇了Na2CO3、Na2SO4、NaC1以及NaNO3四種較常見同時又較為便宜的鈉鹽做為鈉化劑來對膨潤土進(jìn)行鈉化處理。其鈉化效果如圖1。3.2不同鈉化劑濃度對鈉化效果的影響以Na2CO3為鈉化劑，但選用不同的Na2CO3濃度來對膨潤土進(jìn)行鈉化處理，以得到最佳的鈉化劑濃度。其效果見圖2。從圖2中可以看出，對膨潤土的鈉化處理其選用的Na2CO3濃度最佳為4％。過低的Na離子濃度不能充分的置換出膨潤土層間的Ca離子，而過高的Na離子濃度則對Ca離子的交換無利，相反還會使鈉化效果變差，如圖所示，當(dāng)濃度為6％～8％時，其CEC值隨著濃度的增大而減小。3.3礦漿濃度為鈉化效果的影響本實驗中選用不同的礦漿濃度對膨潤土進(jìn)行鈉化處理，并討論了礦漿濃度對鈉化效果的影響，其變化趨勢如圖3。從圖中可以看出，礦漿濃度對鈉化效果有一定的影響，但其影響趨勢不是很明顯。當(dāng)濃度為4％時其CEC達(dá)到最大值。3.4攪拌速度對鈉化效果的影響以下比較了在固定水浴溫度為80℃、攪拌時間為30min、烘干溫度為80℃的情況下改變轉(zhuǎn)速下其鈉化膨潤土的CEC的變化效果見圖從圖4可以看出，在一五00r/min的情況下其CEC達(dá)到最大的0.989mmol/g。攪拌槳直徑17mm，其端點線速度達(dá)到1.33m/s。攪拌轉(zhuǎn)速提高給膨潤土一個鈣離子脫離原位的活化能，在鈣離子脫離原位后鈉離子與其相結(jié)合繼而得到所需求的鈉基膨潤土。而低于一五00r/min時所提供的能量不能滿足鈣離子脫離所需的能量，而高于一五00r3.5攪拌時間對鈉化效果的影響在固定轉(zhuǎn)速為500r/min、水浴溫度和烘干溫度均為80℃的情況下所制得的鈉化膨潤土的CEC曲線如圖5由圖5可以看出攪拌時間設(shè)定為30min時其所獲得的膨潤土的CEC值最大，進(jìn)入到層間的鈉離子更多。經(jīng)由能譜表面分析得在攪拌2h后其鈉離子原子含量僅有2.798％，而在30min是其鈉離子含量為32％，兩者相差懸殊。表明長時間的攪拌讓本已經(jīng)插層進(jìn)入到層間的鈉離子再次脫離層間進(jìn)入到溶液中。3.6改變水浴溫度對鈉化效果的影響固定攪拌時間為30min、攪拌速度為500r/min、烘干溫度為80℃的情況下改變水浴溫度從60～80℃所制得的一系列鈉化膨潤土的CEC變化曲線如圖6。從圖中可以看出當(dāng)水浴溫度固定在70℃的時候其所制得的膨潤土的CEC達(dá)到最高0.851mmol/3.7烘干溫度對鈉化效果的影響烘干溫度對鈉化膨潤土的再結(jié)晶有著重要的影響。在固定轉(zhuǎn)速為500r/min、水浴溫度為80℃的情況下制得的鈉化膨潤土的CEC變化曲線見圖7從圖中可以看出對于攪拌時間為一五min和30min的鈉化膨潤土其最佳烘干溫度均為60℃，但是當(dāng)烘干溫度為80℃時，一五min的效果要好過30min的。對于不同的攪拌時間其所需要的烘干溫度不同，這可能是由于鈉離子進(jìn)入到層3.8對鈉化膨潤土的分析從圖中可以看出鈉化后的膨潤土其層狀構(gòu)造受到一定程度上的破壞，但其主題結(jié)構(gòu)未得到破壞，主要還是以層狀構(gòu)造存在。對原膨潤土和鈉化后的能譜分析得知如表1。由上表可以看出在經(jīng)過鈉化后鈉離子的含量提高了20多倍，對于后續(xù)的開發(fā)有很大的幫助。而對于鈉離子進(jìn)入到層狀構(gòu)造的層間還是層面的問題的探究顯示大部分的鈉離子集中在了層的表面而有很少的一部分鈉離子進(jìn)入到了層間端點處。如圖10和圖11。對層間端點進(jìn)行的能譜分析得到其鈉離子的原子含量為0.87％。而對層面的能譜分析表明其鈉離子原子含量為0.97％。層面鈉離子含量較層端點處鈉離子含量偏高，表明鈉離子主要集中在了層的表面，同時也有很大一部分鈉離子順利進(jìn)入到了層間。對鈉化后的膨潤土進(jìn)行透鏡分析表明鈉離子只是進(jìn)入到了層與層的接縫處，如圖12。從透鏡分析圖中可以看出顆粒邊緣的顏色角顆粒深處的深，表明鈉離子只是進(jìn)入到了層的邊緣，尚未進(jìn)入到層的中間，可以推知前述的各種工藝條件僅僅是打開了層的邊緣，在邊緣出擴(kuò)大了層間距，但是并不能使這種效果深入到層深處。這可能是由于內(nèi)部相互間的吸引力較大，所提供的能量尚不能使鈉離子順利進(jìn)入到層的中心位置。4、結(jié)論在對膨潤土的鈉化實驗結(jié)果可知最佳鈉化劑為Na2CO3其最佳濃度為4％且其最佳礦漿濃度為加入300mL溶劑時，最佳工藝條件為轉(zhuǎn)速為1.33m/s、鈉化時間為30min、水浴溫度70℃、烘干溫度為60℃，在這些條件下對膨潤土進(jìn)行鈉化處理其鈉離子含量由1.47％增加到32％。而且由很大一部分鈉離子置換出膨潤土層間的Ca2+，起到鈉化的效果，為后續(xù)開發(fā)墊定了基礎(chǔ)。但是由SEM照片和后續(xù)工作應(yīng)該注意：(1)改善工藝條件或者其他技術(shù)使膨潤土的層狀構(gòu)造在不完全破壞的前提下，適當(dāng)?shù)脑黾訉娱g距使加入的離子能順利進(jìn)入層間；(2)如何使Na+進(jìn)入到層間深處，與層深處的Ca2+置換，使鈉化反應(yīng)完全。國內(nèi)外市場綜述市場狀況分析及預(yù)測膨潤土可廣泛應(yīng)用于石油鉆探，石油精煉、造紙工業(yè)、鑄造工業(yè)等諸多工業(yè)部門，市場需求量日益增長，并且隨著科技水平的逐步提高，現(xiàn)在防水領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也開始逐步得以應(yīng)用，市場前景非常樂觀。我國膨潤土礦產(chǎn)資源的儲量占世界第一位，但是開發(fā)利用的程度很低，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不高。而近年來，隨著科技的發(fā)展，膨潤土的消費已由傳統(tǒng)的鉆井泥漿、鐵礦球團(tuán)和鑄造三大行業(yè)向石化、輕工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、建筑等領(lǐng)域廣泛延伸，并且隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，膨潤土的需求量也相應(yīng)增加。目前我國膨潤土發(fā)展較快，應(yīng)用已達(dá)24個領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計，2008年我國膨潤土年產(chǎn)量已接近400萬噸。隨著有機(jī)膨潤土、納米膨潤土、膨潤土白碳黑得到橡膠企業(yè)的認(rèn)同和歡迎，膨潤土在橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，市場潛力巨大。膨潤土礦是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一，種類齊全，分布廣，遍布26個省市，儲量居世界第一，其產(chǎn)量、出口量均居世界前列。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國膨潤土年產(chǎn)量已接近400萬噸，是重要的出口創(chuàng)匯產(chǎn)品。該礦及其產(chǎn)品主要銷往日本、俄羅斯、韓國、泰國、新加坡等國家和我國臺灣省，并遠(yuǎn)銷歐美等地。我國膨潤土礦資源不僅具有世界其他國難以比擬的資源優(yōu)勢、質(zhì)量優(yōu)勢，而且開發(fā)利用條件好，在國際上有較強(qiáng)的競爭能力。2009年以來，金融危機(jī)導(dǎo)致膨潤土產(chǎn)品銷售市場出現(xiàn)萎縮，相比經(jīng)濟(jì)危機(jī)前，國內(nèi)膨潤土產(chǎn)品的價格也有所下降，國內(nèi)市場競爭十分激烈。國際市場對該產(chǎn)品的需求減少，導(dǎo)致國內(nèi)出口量下滑，2009年國內(nèi)出口膨潤土產(chǎn)品同比08年下降了近10萬噸。2010年隨著經(jīng)濟(jì)形式的逐漸好轉(zhuǎn)，預(yù)計膨潤土產(chǎn)品的市場將逐漸回暖。近年來，隨著我國工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和外貿(mào)出口增長，膨潤土的開發(fā)利用發(fā)展迅速，各種膨潤土加工產(chǎn)品相繼問世，如鋰基蒙脫石快離子導(dǎo)體和鋰基膨潤土、交聯(lián)蒙脫石催化劑載體材料與扣式電池電解質(zhì)、選礦捕收劑、過濾咀香煙吸附劑、絕緣油凈化吸附劑、膠合板粘結(jié)劑、膠性白泥、洗發(fā)香波添加劑、玻璃鋼復(fù)合材料、改性瀝青防水涂料等，大大推動了膨潤土開發(fā)利用向深度和廣度發(fā)展，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。但與發(fā)達(dá)國家相比，仍有較大差距，要縮短與發(fā)達(dá)國家間的距離并趕上其先進(jìn)水平，須從以下3個方面努力。一是穩(wěn)定并提高低中檔產(chǎn)品質(zhì)量，以質(zhì)量求生存。目前，鑄造型砂、鉆井泥漿、鐵礦球團(tuán)仍是膨潤土的主要消費領(lǐng)域，其次是化工、油脂、醫(yī)藥、橡膠、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、建筑、紡織等方面。對這類產(chǎn)品，主要應(yīng)減少消耗，降低成本，提高質(zhì)量，向質(zhì)量要效益。并根據(jù)不同用途，對產(chǎn)品進(jìn)行分級，實現(xiàn)系列化，提高綜合利用水平，開拓新市場。二是大力推廣在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。膨潤土在農(nóng)業(yè)上可作土壤改良劑、化肥、飼料添加劑和農(nóng)藥粘結(jié)劑、乳化劑或載體等。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，市場潛力巨大，今后應(yīng)重視膨潤土在這方面的推廣使用，這對發(fā)揮我國膨潤土資源優(yōu)勢，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展都有實用價值和經(jīng)濟(jì)價值。三是加強(qiáng)深、精加工技術(shù)研究，大力開發(fā)高附加值產(chǎn)品。要提高膨潤土的使用價值和經(jīng)濟(jì)效益，根本出路和關(guān)鍵在于產(chǎn)品深加工，主要包括5方面。其一，推廣濕法選礦，提高提純技術(shù)，減小粉塵飛揚，縮短生產(chǎn)周期，制造高純蒙脫石和高效膨潤土。其二，選用效果佳的改型劑，研究新的改型工藝和設(shè)備，提高改型質(zhì)量，降低成本，生產(chǎn)出更多符合API標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)改型土。其三，研究新的活化方法和工藝，切實提高活化技術(shù)，制造高效活化系列產(chǎn)品。其四，利用不同類型的有機(jī)分子、無機(jī)物，提高嵌入和聚合技術(shù)，開發(fā)不同用途的納米復(fù)合材料系列產(chǎn)品。其五，采用新型交聯(lián)劑，改進(jìn)交換交聯(lián)劑嵌入技術(shù)，控制好交聯(lián)溫度和陳化時間，開發(fā)出耐高溫性能好的催化劑載體材料等。總之，膨潤土的深加工是國內(nèi)外目前研究的熱點，尤其是納米復(fù)合材料、柱撐蒙脫石、無機(jī)織物柔軟劑、陶瓷增塑劑、牙膏研磨劑、顏料填料、素食素添加劑、淀粉改性劑、化妝品底料、防水毯、造紙功能礦物填料等高、精、尖膨潤土產(chǎn)品，并在很多領(lǐng)域已顯示出非常突出的應(yīng)用價值。我國儲量豐富的膨潤土資源為21世紀(jì)非金屬礦的深加工提供充足的原材料，能在環(huán)保、建材、石油化工等24個領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。產(chǎn)量分析及預(yù)測世界膨潤土資源豐富，但分布不均衡，主要分布在環(huán)太平洋帶、印度洋帶和地中海-黑海帶。主要資源國有中國、美國、獨聯(lián)體、德國、意大利、法國、日本及希臘等。據(jù)美國前礦業(yè)局統(tǒng)計，世界已探明的膨潤土礦的靜態(tài)可采儲量還可以開采216年。其中美國、獨聯(lián)體和中國的儲量占世界儲量的4／5，法國、意大利、希臘、日本、澳大利亞、德國等國的儲量占1／5。鈣基膨潤土約占70～80％，鈉基膨潤土儲量不足5億噸。因此，世界膨潤土資源雖然十分豐富，但用量最大的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土卻十分短缺。我國膨潤土的總儲量占世界總量的60％。目前已累計探明儲量50.87億噸以上，保有儲量大于70億噸。現(xiàn)已探明的100多個膨潤土礦產(chǎn)地主要集中分布于新疆、廣西、內(nèi)蒙以及東北三省，其中新疆和布克賽爾蒙古自治縣境內(nèi)的膨潤土礦儲量已突破23億噸，是目前已探明儲量的全國最大膨潤土礦區(qū)。據(jù)新疆地礦部門證實，和布克賽爾蒙古自治縣境內(nèi)有7處膨潤土礦床，其中有4處大型礦床(烏蘭英格、日月雷、德侖山南和德侖山西南)。烏蘭英格礦區(qū)膨潤土礦地質(zhì)儲量為5.728億噸，其中表內(nèi)C—D級膨潤土礦儲量22948萬噸，表外D級儲量248萬噸，占全國同級膨潤土儲量的一三.74％。日月雷礦區(qū)膨潤土礦地質(zhì)儲量8億噸。德侖山南及德侖山西南膨潤土礦地質(zhì)儲量分別為2.1億噸及0.8億噸。專家估計，烏蘭英格地區(qū)膨潤土礦藏遠(yuǎn)景儲量可望超過50億噸。廣西產(chǎn)地有寧明、田東、崇左、桂平、橫縣等處，蘊(yùn)藏量最大的是寧明，達(dá)6.4億噸，其次是田東，達(dá)4000萬噸，總儲量超過11億噸。內(nèi)蒙古的寧城、興和、霍林、固陽等地都有十分豐富的膨潤土礦，儲量最大是赤峰寧城，達(dá)10億噸以上。其余分布于江蘇、河北、湖北、山東、安徽、浙江、江西、河南、陜西和甘肅等省(區(qū))?？梢姡驖櫷恋V資源高度集中，這有利于組建大型企業(yè)集團(tuán)，建立大型生產(chǎn)基地，向?qū)I(yè)化、規(guī)模化、集約化發(fā)展。據(jù)預(yù)測，我國膨潤土礦資源量已超過80億噸，為新產(chǎn)品的開發(fā)和研究、市場的開拓、競爭力的提高等奠定了資源基礎(chǔ)。2000年我國膨潤土年產(chǎn)量為250萬t，2003年達(dá)到了290萬噸，到2007年我國膨潤土年產(chǎn)量達(dá)到380萬t，2008年為390萬噸。受金融危機(jī)的影響，09年國內(nèi)膨潤土的產(chǎn)量有所下降，全年產(chǎn)量預(yù)計在360萬噸左右。由于目前國內(nèi)膨潤土產(chǎn)品的在擬建項目有很多，預(yù)計未來幾年國內(nèi)膨潤土的年產(chǎn)量將會有一定程度的增長，2011年將恢復(fù)到400萬噸左右的水平。近年來我國膨潤土產(chǎn)品的產(chǎn)量分析及預(yù)測：（單位：萬噸）年份2000n2003n2007n2008n2009n2011n產(chǎn)量250290380390360400需求量分析及預(yù)測目前我國膨潤土發(fā)展較快，應(yīng)用已達(dá)24個領(lǐng)域。2000年我國膨潤土年消費量為230萬t，2005年達(dá)到了近300萬噸，2008年我國膨潤土年消費量大約為350萬t，其中：鑄造業(yè)占40％；鉆井泥漿占17％；鐵礦球團(tuán)占一五％；活性白土占一五％；剩余一三％主要消費在輕工、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域，盡管這部份領(lǐng)域用量小，但價值高，經(jīng)濟(jì)效益好。我國膨潤土的應(yīng)用領(lǐng)域分析：（%）鑄造業(yè)鉆井泥漿鐵礦球團(tuán)活性白土其它40％17％一五.7％14.5％12.8％膨潤土在以下10種行業(yè)需求用量較大。今后有機(jī)膨潤土等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量將會逐年增加。1、鑄造工業(yè)鑄造用膨潤土是膨潤土最大的用戶，每年用量為140萬t。膨潤土應(yīng)用于鑄造主要應(yīng)用于粘土粘結(jié)砂中，因為膨潤土具有粘結(jié)力強(qiáng)、可塑性高、脫模好、透氣性優(yōu)、高溫濕態(tài)條件下物理化學(xué)性能穩(wěn)定等特點。粘土粘結(jié)砂作造型材料生產(chǎn)鑄件，本是歷史悠久的工藝方法，但在各種化學(xué)粘結(jié)砂蓬勃發(fā)展的今天，粘土濕型砂仍是最重要的造型材料，其適用范圍之廣，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能與之比擬。近代的高壓造型、射壓造型、氣沖造型、靜壓造型及無震擊真空加壓造型等新工藝，也都是以使用粘土濕型砂為前提的，粘土濕型砂適應(yīng)造型條件的能力極強(qiáng)。鑄造用膨潤土主要有鈉基膨潤土和鈣鈉膨潤土兩類，鈉基膨潤土是由天然鈉基膨潤土或人工鈉化膨潤土加工而成，以其復(fù)用性好和濕壓強(qiáng)度高而受鑄造行業(yè)所歡迎。因具有良好的可塑性，可遏止鑄件夾砂、結(jié)疤、掉塊、砂型塌方等現(xiàn)象，加之成型性強(qiáng)、型腔強(qiáng)度高，便于金屬行業(yè)澆鑄濕態(tài)或干態(tài)型模，是精密鑄件首選的型砂粘結(jié)劑。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。和其他粘結(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，仍然恢復(fù)粘結(jié)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(rèn)為膨潤土中的水分有三種形態(tài)：第一種形態(tài)是自由水，即膨潤土顆吸附的水，加熱到100℃第二種形態(tài)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第三種形態(tài)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，天然鈉膨潤的失效溫度為638℃，鈣膨潤土為3162、鉆井泥漿鉆井泥漿用膨潤土是膨潤土第二大的用戶，每年用量60萬t。膨潤土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物，具有強(qiáng)烈的吸水性，能吸收相當(dāng)于本身體積8倍的水，體積膨脹10～30倍，在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態(tài)。在進(jìn)行油、氣鉆井等項工作時，要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護(hù)井壁及平衡地壓o膨潤土分散性好、出漿量大，因此是制造鉆井泥漿的理想材料。用作鉆井泥漿的膨潤土，最重要的技術(shù)要求是懸浮性質(zhì)濕篩分析和水分含量。膨潤土在鉆井中的重要作用，使它的用量非常大。據(jù)了解，平均每采一口井，大約使用膨潤土8t。3、鐵礦球團(tuán)鐵礦球團(tuán)是膨潤土第三大的用戶，每年用量為55萬t。鐵礦球團(tuán)用膨潤土是現(xiàn)代冶金工業(yè)的重要附料之一，將精礦鐵粉加適量膨潤土和水混合后在造球機(jī)中滾動成球狀，然后干燥預(yù)熱，焙燒結(jié)成有高強(qiáng)度的球團(tuán)時再行冶煉。4、活性白土和顆粒白土活性白土是用膨潤土加工而成的一種化工產(chǎn)品，具有活性炭的多種功能，且價格遠(yuǎn)比活性炭便宜。因此，廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)的各種礦物油，油脂工業(yè)的動植物油，固體、液體石蠟、脂肪酸、廢油再生、乙醇和苯等脫色精制。也可以用作葡萄酒和水果汁液的澄清、制糖工業(yè)的糖汁凈化、化學(xué)工業(yè)的催化劑載體、粉劑農(nóng)藥的添料等。我國活性白土的生產(chǎn)廠家約40個，年產(chǎn)量約為50萬t。最大的生產(chǎn)裝置能力為7萬t／a。活性白土的產(chǎn)地主要集中在東北、華北、華東等地區(qū)，產(chǎn)量占了全國的70％以上。目前，我國活性白土的需求量為65萬t／a左右，每年還有較大量的進(jìn)口。顆粒白土是以活性白土為主要原料，經(jīng)科學(xué)配方，化學(xué)處理而成的，外觀為不定型小顆粒狀，它比活性白土有更高的比表面積和顆粒強(qiáng)度，性能穩(wěn)定，選擇性好，具有很高的吸附能力，廣泛用于石化行業(yè)芳烴提純，航空煤油精煉，也用于潤滑油、基礎(chǔ)油、柴油等油品的精制，脫除油品中殘余的烯烴、膠質(zhì)、瀝青、堿性氮化物等雜質(zhì)。目前，國內(nèi)顆粒白土主要是替代美國的TONSIL產(chǎn)品，顆粒白土，用于芳烴聯(lián)合裝置中的烯烴脫除，航空煤油、溶劑油精煉等，純苯精制，起到脫除少量氮化物、膠質(zhì)、色素等作用。顆粒白土有時也叫濾油硅膠，使用濾油硅膠可以很好去除酸質(zhì)和油泥、生物膠體、絕緣材料的浸出物，可除去水分、雜質(zhì)和色譜分析烴類氣體，可用于污水處理和有毒氣體的過濾及石化油工業(yè)催化劑裂化。顆粒白土主要的生產(chǎn)公司有浙江安吉高超活性白土有限公司、安吉縣中新活性白土有限公司、浙江臨安膨潤土化工總廠、浙江安吉豐虹膨潤土有限公司、湖北鄂州市獨峰化工有限公司(原鄂州市第二化工廠)、江蘇蘇州工業(yè)園區(qū)群力膨潤土化工有限公司、浙江杭州仇山漂土