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什么是蒙脱石及其性能概述

   日期:2019-12-03     来源:互联网    作者:admin    浏览:2    评论:0    
核心提示:  蒙脱石(montmorillonite)又名微晶高岭石,是一种层状结构、片状结晶的硅酸盐粘土矿,因其最初发现于法国的蒙脱城而命名的。
  蒙脱石(montmorillonite)又名微晶高岭石,是一种层状结构、片状结晶的硅酸盐粘土矿,因其最初发现于法国的蒙脱城而命名的。

  蒙脱石成分为(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O,水的含量变化很大。颗粒细小,约0.2~1微米,具胶体分散特性,通常呈块状或土状集合体产出。在电子显微镜下观察,晶体属单斜晶系,一般呈不规则片状。颜色为白色带浅灰,有时带浅蓝或浅红色,光泽暗淡;莫氏硬度2~2.5,比重2~2.7,堆积密度为1-1.1g/mL。具有很强的吸附能力和离子交换能力。同时还具有高度的胶体性、可塑性和粘结力。吸水性很强,加水膨胀,体积可增加几倍到十几倍,是组成膨润土的主要成分。可用作钻探泥浆,铸型砂和铁矿球团的粘合剂,造纸、橡胶、化妆品的填充剂,纺织和石油工业中作吸收剂、石油脱色和裂化催化剂的原料。

  蒙脱石是蒙皂石(Smectite)族矿物二八面体亚族中的矿物,E+0.33(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2·nH2O,其中E+为可交换的层间阳离子。二八面体亚族的晶体化学通式为:Mu+V+Z(AlxFey3+Mgz)2.00(Si4-(u+v)Fev3+、Alu)O10(OH)2·nH2O。式中u+v+z为层间电荷,蒙脱石一般为22。蒙脱石属于单斜晶系,晶胞参数:a0=0.517nm,b0=0.894nm,c0=0.96~1.52nm.。化学成分:SiO248%~56%,Al2O311%~22%,Fe2O30%~5%,MgO4%~9%,CaO0.8%~3.5%,H2O12%~24%。此外还含有K2O、Na2O、MnO、FeO、TiO2、P2O5、Cl和CO2等。矿物颗粒细,在电子显微镜下可见到片状、球状、海绵状等集合体形状。

  蒙脱石具有离子交换性能,主要是阳离子如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等,交换是可逆的。在pH为7的介质中阳离子交换容量为70~140me/100g。

  蒙脱石通常含有三种状态的水,表面自由水,层间吸附水和晶格水。蒙脱石吸水性很强,吸水后膨胀,即晶格底面间距增大,在高水化状态时晶轴C0可达1.84~2.14nm。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱石受热自由水很快失去,100~200℃脱去吸附水,500℃时大量晶格水开始逸出。

  蒙脱石表面积可达800-900m2/g。

  蒙脱石具有电负性,对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来自三方面:晶格置换连同内部的补偿置换形成的晶格静电荷,每个晶胞约为0.66;破键产生的电负性;八面体片解离形成的电负性。

  蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型,当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量(ΣEC)50%时,即以该阳离子命名,例如钠基蒙脱石(ENa+/ΣEC≥50%)、钙基蒙脱石(ECa2+/ΣEC≥50%)、铝基蒙脱石(EAl3+/ΣEC≥50%)。当层间没有一个阳离子含量超过50%交换容量时,则以含量最多的两个阳离子命名,如钙钠基蒙脱石、钙镁基蒙脱石等等。

  蒙脱石晶体结构属于单斜晶系C2/m空间群,a00.523nm,b00.906nm,c0值可变,当结构单位层之间无水时c00.960nm,如果结构单位层之间有水分子存在,则c0值将随水分子的多少以及层间可交换的阳离子不同而不同,Z=2,为2:1型层状结构。在铝氧八面体层中,大约有1/3的Al3+离子被Mg2+离子取代,为了平衡多余的负电价,结构单位层之间有其它阳离子进入,如Na+、Ca2+等离子以水化阳离子的形式进入结构,但水化阳离子和硅氧四面体中O2-离子的作用力较弱,在一定的条件下这些水化阳离子容易被交换出来,因此,c轴可以膨胀以及阳离子交换容量大是蒙脱石的结构特征。

  蒙脱石因其特有的物理化学特性被广泛地应用于冶金、机电、化工、建筑、涂料、石油、纺织、食品、水利、交通、医药、造纸、环境保护、新材料、日用品、农业和畜牧业等领域。随着科技的进步,企业、用户和顾客对蒙脱石超细粉体的品质要求愈来愈高,例如催化剂、医药、颜料、涂料、农业和化妆品等,都要求微米、亚微米甚至纳米级的产品。蒙脱石工业正在向高纯、超细和精细化方向发展。

 
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