新疆尉犁蛭石矿工业蛭石化学法膨胀的实验研究

在对采自新疆尉犁蛭石矿的工业蛭石样品进行化学成分和XRD分析研究基础上,选用工业级双氧水作为化学膨胀处理剂进行化学膨胀处理试验研究,结果表明:工业蛭石的化学膨胀特点和影响工业蛭石膨胀效果的主要因素是其晶层层间域中的过氧化氢分子在分解过程中所产生的氧气压力。对蛭石样品用不同浓度的双氧水作用相同的时间或用相同浓度的双氧水作用不同时间后发现:用浓度为25%的双氧水处理工业蛭石样品可以达到大于4倍的体积膨胀,膨胀后的工业蛭石样品的结构特征无明显变化,并能保持工业蛭石膨胀产物的韧性。     

蛭石的微波膨胀实验

蛭石是一种在工业、农业等众多领域广泛应用的非金属矿。蛭石在受热时,层间水分子受热汽化产生压力使结构迅速撑开,体积瞬间急剧膨胀,体积膨胀达到几倍甚至十几倍,从而获得膨胀蛭石。膨胀蛭石导热率降低、密度减小、体积增大,具有隔音、保温、防震、耐火的性质,可广泛应用于农业、电力、建筑、冶金、轻工、化工、冷藏、机械、船舶制造、运输包装及海洋捕捞等领域。热膨胀是目前制备膨胀蛭石最常用的方法,对蛭石热膨胀机理普遍认可的解释是:在急剧加热蛭石时,四周边缘部位先受热,边缘水首先散逸出去,四周边缘质点间距和晶层间距缩小而形成"封闭"状态,蛭石结构中间被加热后的水蒸气无法及时散逸出去而形成强大的层间蒸汽压力,撑开蛭石晶层,蛭石体积膨胀。由于微波和水分子之间存在着强烈的相互作用,因此微波作用可加热含水物质,且加热速度快。近年来采用微波加热方法来制备膨胀蛭石受到学者的关注,具有良好的应用前景,但研究相对薄弱。对新疆尉犁蛭石进行了微波膨胀实验,并与热膨胀进行对比。研究了影响蛭石微波膨胀的因素,对比讨论了两种方法的膨胀机理。研究结果表明:蛭石在微波条件下有较好的膨胀效果,微波频率和蛭石粒径是影响蛭石微波膨胀效果的关键因素。粒径大的蛭石膨胀效果优于小粒径蛭石。蛭石膨胀倍随着微波功率的增加和加热时间的延长而增大,且当加热时间为60 s时达到最大值;在不同微波功率下加热60 s时,蛭石和金属阳离子饱和蛭石的膨胀倍均随着功率的增加而增大,但金属阳离子饱和蛭石的膨胀倍均低于蛭石原样。蛭石层间离子对层间水的束缚力差异是导致不同金属阳离子饱和蛭石膨胀倍不同的主要因素。Na+对层间水的束缚力较弱,Na+饱和蛭石在低功率微波条件下膨胀倍明显增大,而Mg型和Ca型蛭石的层间离子分别结合有两层水分子且对水的束缚力很强,在高功率下才能有大的膨胀倍。     

CTA~+/蛭石插层复合物在乙醇水溶液中一维结构的变化研究

基于蛭石良好的阳离子交换性和吸附性及层间域的可膨胀性,对新疆尉犁蛭石矿的金云母-蛭石样品采用不同用量的季铵盐进行微波插层处理及插层后样品的乙醇溶液醇洗处理,并对处理后样品一维结构的变化进行了XRD分析,考察了插层剂用量和乙醇溶液浓度对CTA+/蛭石插层复合物最大底面间距的影响。结果表明:蛭石的最大底面间距随着CTAB用量的增加而增大,季铵盐阳离子在蛭石层间的排布模式也随用量的增加,发生由单层倾斜→双层倾斜的规律性转化。插层处理后的样品采用浓度为97%的乙醇溶液醇洗后,蛭石最大底面间距由5.08～4.35 nm减少至4 nm左右,季铵盐阳离子在层间全为单层倾斜排布;采用不同浓度的乙醇溶液对蛭石最大底面间距为4.69 nm的样品进行醇洗,随乙醇溶液浓度的增大,蛭石最大底面间距降低,并在浓度为60%时达到稳定值4.00 nm,随后随乙醇溶液浓度的增大,不再发生变化。季铵盐阳离子在蛭石层间域中以单层倾斜排布,倾斜角为53°±时最稳定。     

尉犁蛭石矿的工业蛭石对铵和重金属离子的吸附

对采自新疆尉犁蛭石矿的工业蛭石样品进行了矿物学、铵饱和吸附和吸附重金属离子Cu2 、Pb2 和Zn2 的试验研究。在工业蛭石样品矿物学特征研究基础上,研究了样品铵饱和吸附量和影响工业蛭石样品对Cu2 、Pb2 和Zn2 吸附的因素。结果表明,样品对铵的饱和吸附量可达56.02~98.42mmol/100g;对重金属离子的吸附,在30~60min内吸附达到平衡,溶液的pH值和浓度对样品的吸附量也具有重要的影响。工业蛭石对不同重金属离子的吸附能力在低浓度溶液中几乎是相同的,但在高浓度溶液中的吸附能力顺序大小为:Zn2 >Cu2 >Pb2 。研究结果对于工业蛭石用于处理…     

新疆尉犁蛭石高温膨胀试验研究

通过原料物相组成、原料粒度及煅烧温度对新疆尉犁蛭石膨胀性能的影响研究。结果表明:新疆尉犁蛭石主要物相为蛭石、金云母、蛭石-云母混层矿物和方解石;蛭石与蛭石混层矿物含量越高蛭石膨胀倍越大,并主要受蛭石混层矿物含量的影响;在一定范围内蛭石膨胀倍随粒度增大而增大,当原料粒度超过2 mm时,其膨胀倍随粒度的增加而较小;蛭石膨胀倍随煅烧温度上升而迅速增加,但煅烧温度超过700℃时,其膨胀倍不再增加。     

工业膨胀蛭石对水体中磷的去除研究

研究了工业膨胀蛭石对模拟养殖废水中磷酸盐的吸附性能,考察了pH值、吸附时间、固液比对吸附效果的影响,并通过原子吸收光谱法测定了蛭石在对磷酸盐吸附过程中主要金属元素的浸出含量,探究膨胀蛭石吸附水中磷的吸附平衡,对吸附机理进行了探讨。结果表明,工业膨胀蛭石对磷酸盐的吸附量可达2.76 mg/g,pH值在3~9的范围内有较高的吸附量;K、Ca、Mg这3种元素的浸出含量随着溶液中磷酸盐浓度升高而增加,Fe、Al元素则相应减少;工业膨胀蛭石对磷的吸附机理主要是先通过离子交换作用交换出层间阳离子,然后与H2PO-4、HPO2-4反应形成沉淀被吸附;吸附等温曲线均符合Freundlich公式与Langmuir公式,相关系数分别为0.978 1和0.985 1。     

膨胀蛭石的性质及其应用前景

蛭石是一种复杂的铁、镁含水硅铝酸盐类矿物,呈薄片状结构,由两层层状的硅氧骨架,通过氢氧镁石层或氢氧铝石层结合而形成双层硅氧四面体,"双层"之间有水分子层.高温加热时"双层"间的水分变为蒸汽产生压力,使"双层"分离、膨胀[1].蛭石在150℃以下时,水蒸气由层间自由排出,但由于其压力不足,蛭石难以膨胀.温度高于150℃,特别是在850～1000 ℃时,因硅酸盐层间基距减小,水蒸气排出受限,层间水蒸气压力增高,从而导致蛭石剧烈膨胀.     

有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究

对新疆尉犁蛭石进行钠化改型后用系列烷基季铵盐进行了有机插层处理,利用XRD对样品进行表征.结合季铵盐阳离子的理论几何尺寸,研究了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布方式.结果表明,不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石晶层排列方式的演化途径不同,季铵盐用量和季铵盐阳离子的性质能影响季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布方式.当季铵盐用量较低时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成平卧排列,当季铵盐用量较高时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成倾斜排列,且直链烷基越长,季铵盐阳离子在蛭石晶层间越易形成倾斜排列.     

新疆尉犁蛭石矿中金云母—蛭石的间层结构研究

利用单晶片定向样品法测定了7个金云母-蛭石间层矿物样品的X射线衍射谱,计 算了底面反射的偏差系数和层结构因子。结果表明,所研究的样品可分为金云母-蛭石间层结构 和金云母与金云母-蛭石间层结构的分结型间层结构。金云母-蛭石的1∶1间层结构对于给出一 个新的矿物名称具有足够的交替规则性。对于给定的1∶1规则间层结构模型,层结构因子的实 验值与计算值非常吻合。进而,将这种规则间层结构矿物定义为水金云母。     

HDTMA改性蛭石的结构特征研究

用十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA·Br)对蛭石矿物进行改性 ,制成有机蛭石。应用X射线衍射分析、差热分析等对有机蛭石结构进行研究。结果显示 ,HDTMA能较容易地进入蛭石矿物的层间域 ,以倾斜立式在层间排列 ,倾角约为 5 7°。蛭石与HDTMA之间的反应 ,在HDTMA加入量较少时以离子交换为主 ;在HDTMA加入量较多时 ,分子吸附也变得重要。当HDTMA加入量小于蛭石的阳离子交换容量时 ,HDTMA将尽量以紧密排列方式进入部分蛭石层间 ,进入蛭石层间的HDTMA具有较好的稳定性 ,不易解吸。     

新疆尉犁蛭石矿中金云母蛭石的间层结构研究

利用单晶片定向样品法测定了７个金云母蛭石间层矿物样品的Ｘ射线衍射谱，计算了底面反射的偏差系数和层结构因子。结果表明，所研究的样品可分为金云母蛭石间层结构和金云母与金云母蛭石间层结构的分结型间层结构。金云母蛭石的１∶１间层结构对于给出一个新的矿物名称具有足够的交替规则性。对于给定的１∶１规则间层结构模型，层结构因子的实验值与计算值非常吻合。进而，将这种规则间层结构矿物定义为水金云母     

不同插层方法对蛭石层间有机离子排布及层间距的影响

以两倍蛭石阳离子交换容量的十六烷基三甲基溴化铵为插层剂,利用热液搅拌法、球磨法、煮沸法、熔融搅拌法4种不同的方法对蛭石进行插层处理。通过X射线粉晶衍射分析发现,十六烷基三甲基铵离子在蛭石层间具有倾斜双层、倾斜单层、双层平卧的排布模式。此外,随着处理方法中温度、机械力的由弱到强,十六烷基三甲基铵离子在蛭石层间的排布模式由多样向单一转变,插层层间距也有增大的趋势。     

KCl溶液对安康膨胀土膨胀性影响的多因素耦合分析

进行了不同浓度KCl溶液改良安康膨胀土的自由膨胀率试验,分析了不同质量分数的KCl溶液对安康膨胀土膨胀性的影响,进一步对安康膨胀土的膨胀机理作深入的讨论。在自由膨胀率试验中,以加入质量分数为3%、6%、9%及12%KCl溶液的改性膨胀土为研究对象,结果表明:相比于素膨胀土,各浓度的KCl溶液均可以使膨胀土的自由膨胀率降低,土样的自由膨胀率随KCl浓度增大加呈现先降低后升高再降低的波动下降趋势。在3%、6%、9%的添加浓度下,变成弱膨胀潜势的膨胀土,在12%的添加浓度下自由膨胀率达到最低值33%,变为非膨胀土。根据试验结果,从晶层膨胀作用及对其抑制作用、孔隙间盐溶液浓度的变化对安康膨胀土膨胀特性的影响等方面出发,对形成膨胀率波动趋势的四种作用进行了研究,重点分析不同浓度区间内各种作用的主次关系,最后结合晶层扩张理论和渗透理论,提出了膨胀土的膨胀潜势影响关系表达式,并详细讨论了影响膨胀潜势的分项系数,各分项系数在不同浓度区间内的影响作用不同。该表达式可以合理解释安康膨胀土自由膨胀率呈现先下降后上升再下降的波动趋势变化,是由晶层膨胀作用及其抑制作用、孔隙间盐溶液浓度的变化等四种作用之间的相对强弱决定的,从而弥补了晶层扩张理论的不足。     

蛭石的有机改性研究进展

本文综述了国内近十年关于粘土矿物和蛭石表面性质及表面改性的资料,分析了粘土矿物和蛭石表面改性的原理、方法和影响因素,研究了烷基季铵盐阳离子在粘土矿物和蛭石层间的排布模式,总结了有机粘土和有机蛭石吸附有机物的吸附理论和机理,为有机粘土和有机蛭石在废水处理和聚合物填充增强改性中的应用提供理论依据。     

蛭石精矿的有机改性试验

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)对蛭石精矿进行了有机改性,利用X射线衍射法(XRD)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)和热失重分析(TG)对蛭石精矿和有机改性蛭石进行了表征。实验结果表明,当反应液中蛭石与水的质量比为1∶10、反应温度在60~70℃时,HDTMAB的阳离子HDTMA进入绝大部分蛭石晶粒的晶层,将蛭石的晶层间距撑大,蛭石的(001)晶面间距d001从1.45986 nm增大到3.70134 nm。HDTMA进入了单晶颗粒之间,将蛭石颗粒分散成单晶颗粒。     

含蛭石晶层间层矿物的可交换性阳离子及交换容量研究

对采自新疆尉犁蛭石矿、河南灵宝-陕西潼关蛭石矿的工业蛭石矿物样品进行了可交换性阳离子与交换容量研究，发现新疆尉犁蛭石矿金云母-蛭石中可交换性阳离子主要为Na^ 和Ca^2 ，其次为Mg^2 、K^ 、Ba^2 和Sr^2 ；而河南灵宝-陕西潼关蛭石矿工业蛭石样品的可交换性阳离子主要为Ca^2 和Mg^2 ，其次为Na^ 、K^ 等。金云母-蛭石和绿泥石-蛭石间层矿物的阳离子交换容量随间层结构中蛭石晶层的含量增加而增大，一般在56．92～98．95mmol／100g之间，仅为蛭石最大阳离子交换容量的一半。金云母-蛭石样品阳离子交换容量大小与K2O含量呈负相关关系，与(Na2O CaO)含量呈正相关关系。     

有机插层蛭石对有机污染物苯酚和氯苯的吸附特性研究

分别应用溴化十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)和溴化十六烷基吡啶(HDPY)改性插层级石对苯酚和氮苯两种非离于型环境污染物进行吸附性能研究。结果表明，蛭石原矿对苯酚和氮苯的吸附能力很小，经表面活性剂处理后其吸附能力大大增强。有机插层级石对苯酚的吸附具有表面吸附特征，其吸附等沮线为Freundish型；而对氮苯的吸附实际上是氮苯在水相与有机级石中有机相之间的一种分配过程，其吸附等沮线为直线型。苯酚和氮苯的竞争吸附并末减弱有机蛭石对氯苯的吸附能力，反而由于它们同时存在产生协同效应，使有机插层蛭石对氯苯总的吸附能力有所提高。     

河北灵寿蛭石晶体化学特征与层间水化行为

河北灵寿蛭石是矿物学意义上的蛭石,其晶体化学特征对蛭石的开发应用具有重要的意义。本文利用X射线衍射(XRD)、化学分析(XRF)、红外光谱(FTIR)、热分析(TG-DTG)等技术对提纯后的河北灵寿蛭石矿物的成分和晶体结构等矿物学特征进行了研究。在此基础上,通过控制不同相对湿度条件,考察了晶体化学特性对蛭石层间水化行为的影响。结果表明,河北灵寿蛭石属于矿物学意义上的三八面体蛭石,层间水化阳离子为Ca~(2+),平均层电荷数为0.61 eq/O_(10)(OH)_2 (半晶胞)。晶层之间电荷分布不均匀,表现为部分层间域中含有一定量的K~+。该蛭石具弱膨胀性,其d_(002)随环境湿度不同而变化。     

金云母-蛭石间层矿物的酸浸取物与酸蚀机理研究

对采自新疆尉犁蛭石矿的金云母蛭石间层矿物样品进行了酸处理实验研究。在样品化学成分和XRD分析的基础上,研究了样品酸处理后酸浸取物的化学组成、含量及结构变化特征;分析讨论了金云母蛭石间层矿物在酸处理过程中不同阳离子浸出率的变化规律和酸蚀机理。结果表明,层间可交换性阳离子的氧化物CaO和Na2O的酸浸取率最高,层间不可交换性阳离子的氧化物K2O次之,八面体中阳离子的氧化物MgO、Fe2O3和Al2O3具有较高的酸浸取率,而四面体阳离子的氧化物Si O2的酸浸取率最低;金云母蛭石间层矿物中蛭石晶层含量高的样品酸浸取率高,金云母蛭石间层矿物的耐酸蚀性能不如金云母。     

孔隙溶液对膨胀土力学性质影响

为研究孔隙溶液的浓度和组分对膨胀土力学性质的影响规律,对含不同浓度的Na Cl、Ca Cl_2溶液的膨胀土进行自由膨胀率试验和直剪试验。试验结果表明,随着溶液浓度的增大,自由膨胀率先快速降低,再平缓下降;浓度相同时含Na Cl溶液的膨胀土其自由膨胀率比含Ca Cl_2溶液的稍大,随着溶液浓度的增大,土样的剪切强度和黏聚力降低;溶液对内摩擦角的影响较小。分析试验结果认为,膨胀土表面具有固定的负电荷,颗粒表面会形成双电层;随着盐溶液浓度的增大,双电层厚度降低,颗粒间斥力减小,使得粒间应力增大,土颗粒沉降,降低了自由膨胀率;阳离子化学价越高,半径越大,对双电层的影响越显著,因此Ca Cl_2溶液比Na Cl溶液对自由膨胀率的影响更大。另一方面,盐溶液会改变膨胀土的结构,使其从集聚状变成絮凝状。盐溶液增大粒间应力,使膨胀土的强度增大,结构的改变会使强度降低,上述两种影响因素对强度呈相反的趋势,对该广西膨胀土,结构的作用超过了粒间应力的影响。