膨潤(rùn)土的吸水膨脹性

時(shí)間：2014-05-16 09:39:20

作者：世邦機(jī)器

膨潤(rùn)土具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，包括吸水性、溶脹性、黏結(jié)性、吸附性、催化活性、觸變性、懸浮性、可塑性、潤(rùn)滑性和陽離子交換性等，因此，膨潤(rùn)土是一種應(yīng)用極其廣泛的非金屬礦物。膨潤(rùn)土生產(chǎn)設(shè)備有很多種，膨潤(rùn)土雷蒙磨就是其中的一種。近幾十年來，膨潤(rùn)土在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等行業(yè)的使用范圍逐年擴(kuò)大，所以研究膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)進(jìn)一步開發(fā)利用膨潤(rùn)土資源將具有極其重要的理論指導(dǎo)意義。

吸水膨脹性

膨潤(rùn)土具有吸濕性，能吸附8-15倍于自己體積的水量。吸水后能膨脹，膨脹倍數(shù)是自身原體積的30余倍。

膨潤(rùn)土的主要成分蒙脫石為2:1層狀硅酸鹽。其中的Al3+-和Si4+ 可被Mg2+、Ca2+或Fe2+置換，可交換的陽離子骨架有剩余負(fù)電荷，加上蒙脫石晶層間結(jié)合力較弱，可吸附陽離子和極性水分子，根據(jù)陽離子種類及相對(duì)濕度，層間能吸附一層或兩層水分子。另外，在蒙脫石晶胞表面也吸附了一定量的水分子。因此，晶層間的這種晶格沿a軸、strong軸方向延伸，順 c軸方向重疊，c軸長(zhǎng)度不固定。王鴻禧（1980）指出，無水時(shí)c0為0.96nm，隨著層間吸附不同的水化陽離子，產(chǎn)生不同的c軸長(zhǎng)度。在充分水化環(huán)境中，層間距可增大，單個(gè)蒙脫石晶胞含兩個(gè)H2O分子時(shí)，c軸長(zhǎng)1.24nm；含4個(gè)H2O時(shí)，c軸長(zhǎng)1.54nm；水化程度較高階段，c軸長(zhǎng)達(dá)1. 84-2. 14nm。故蒙脫石吸水后體積可增大10-30倍，鈉基蒙脫石比鈣基蒙脫石吸水性強(qiáng)。由此可見，引起蒙脫石膨脹的動(dòng)力是交換性陽離子和晶層底面的水化能。

蒙脫石的吸水作用有一定限度，所吸的水分子層（即水化膜）達(dá)到一定厚度并分布均勻時(shí)，吸水量達(dá)到平衡，若此平衡被破壞即失水后，吸水膨脹性能又得以恢復(fù)。

鈉基蒙脫石與鈣基蒙脫石相比，鈉基蒙脫石在水中分散程度高，其特點(diǎn)是吸水速率慢，但吸水延續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，總吸水量大，而且Na+的半徑小，它在蒙脫石單位晶層底面占據(jù)的面積小，晶體吸水膨脹倍數(shù)就高，可達(dá)到30倍。鈣基蒙脫石吸水速率快．2h即達(dá)到飽和，吸水量少。鈉基蒙脫石的吸水量和膨脹倍數(shù)是鈣基蒙脫石的2-3倍。

蒙脫石的濕脹和干縮（包括少量結(jié)構(gòu)水的逸出）在一定條件下是可逆的。但到層間水完全失掉后再吸水就比較困難。在高溫干燥后，則完全失去重新水化的能力。鈣基蒙脫石失去水化能力的溫度是300-390℃，鈉基蒙脫石失去水化能力的溫度是390―490℃。