蒙脱石晶体膨胀和收缩机理研究

研究了不同种类和浓度电解质溶液调制的Ca-蒙脱和Na-蒙脱石试样的（001）晶面间距与电解质种类和浓度的关系，进而阐述了蒙脱石品体胀、缩的渗透压作用机理。该机理较以往的理论更好地解释试验观察到的现象。     

碱性溶液饱和高庙子钙基膨润土膨胀特性及预测

建设高放废物地质处置库需要大量混凝土,而放射性核素衰变释放的大量热量会加速水泥老化,产生的碱性孔隙水会对膨润土的缓冲性能产生不利影响。以高庙子(GMZ)钙基膨润土为试验材料,选用NaOH溶液模拟碱性孔隙水,利用自主研制的耐腐蚀固结仪,完成不同浓度和不同干密度下的膨胀力实验。结果表明,在相同浓度碱性溶液饱和后试样的最终膨胀力随初始干密度的增大而增大;初始干密度相同时,低浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有强化作用,高浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有弱化作用;在0.3、0.5、1.0 mol/L NaOH溶液环境下试样的膨胀力在达到最大值后会出现下降,膨胀力衰减的程度与溶液浓度有关而与干密度无关。通过X射线衍射试验(XRD)分析矿物成分和晶层间距得到,蒙脱石含量和方英石含量随碱溶液浓度升高而降低,长石含量随着碱溶液浓度升高而上升;NaOH溶液会使钙基膨润土钠化,钠化程度受溶液浓度影响。最后利用蒙脱石孔隙比的概念,对试样的蒙脱石孔隙比和最终膨胀力结果在双对数坐标系中线性拟合,给出预测碱性溶液饱和钙基膨润土膨胀力的表达式。     

蒸馏水中蒙脱石晶层间膨胀压力理论研究

蒙脱石颗粒周围的溶液浓度对其膨胀性有较大影响,传统的双电层模型可以对电解质环境下蒙脱石的膨胀特性做出较好的模拟,但并不适于蒸馏水的情况。针对膨润土在蒸馏水或纯水中已有的膨胀特性试验,本文在前人的研究基础上详细推导了蒸馏水中蒙脱石晶层间的膨胀压力模型,并给出一种简便算法。运用此算法可以避免非线性方程的求解,从而可以较方便的将膨胀力和晶层间距联系起来。     

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。     

碱金属离子及碱溶液对膨润土性能影响的研究进展

基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。     

盐溶液饱和高庙子膨润土膨胀特性及预测

甘肃北山被首选为修建高放废物处置库的地区。考虑到该地区地下水中含有总溶解固体（TDS）,选择NaCl-Na2SO4作为溶解固体。以高庙子钠基膨润土为试验材料,利用单向固结仪,进行不同TDS浓度盐溶液和蒸馏水饱和的膨胀试验。根据蒙脱石孔隙比的概念,统一整理了饱和高庙子膨润土在盐溶液和蒸馏水饱和下的膨胀特性。结果表明,当TDS浓度为12.3 g/L（预选处置库区的最高离子浓度）时,在双对数坐标中蒙脱石孔隙比与膨胀力关系和干密度与膨胀力关系均呈直线且平行于蒸馏水的试验结果;对于给定干密度试样,膨胀力的对数与TDS浓度呈线性关系。根据以上试验结果,给出了由高庙子钠基膨润土的设计干密度和离子浓度计算相应膨胀力和膨胀变形的表达式。     

蒙脱石降氟作用的实验研究

实验表明蒙脱石吸附氟的能力与溶液的PH值呈显著的负相关关系：在较低PH值条件下，蒙脱石的吸氟量较大，具有显著的降氟作用；而对中性—碱性溶液来说，蒙脱石对氟的吸附能力则大大降低，基本不具吸氟能力。蒙脱石的吸氟量还与其用量及含氟溶液的浓度有关。吸附原因一方面是由于体系PH值降低，导致其表面带正电荷而吸附F^-；另一方面，随着NaF浓度升高，蒙脱石的双电层变薄，体系ξ电势减少，发生絮凝作用，并携带F^-沉淀下来。另外，F^-与OH^-的离子交换作用也是酸性条件下蒙脱石吸氟的一个重要原因。     

蒙脱石与不同浓度KOH溶液作用反应产物的矿物学特征分析

蒙脱石具有强烈亲水性,遇水体积可膨胀至原体积的数倍甚至数十倍,从而造成油气储层的水敏损害,但在强碱条件下蒙脱石可发生结构变化与物相转变,从而使其亲水性降低。本文具体探讨了天然钠基蒙脱石在80℃,0.1 M KOH、0.5 M KOH、1 M KOH溶液中所发生的碱溶反应;并通过XRD、SEM、EDAX等测试手段分析发现,碱溶相变的发生与碱溶液浓度及反应温度密切相关;碱溶相变最终产物主要是微米级纤维状、柱状、颗粒状的菱沸石和麦钾沸石,均为不具膨胀性的架状硅酸盐矿物;最后通过自由膨胀实验证实蒙脱石碱溶产物膨胀性较原矿物显著降低。     

蒙脱石对盐酸四环素吸附特性的实验研究

基于当前发生的抗生素污染环境严峻问题,本文开展高活性粘土矿物蒙脱石吸附水中盐酸四环素(TC)的实验研究。采用批处理吸附实验方法,着重考查溶液初始TC浓度、初始pH值、电解质的阳离子类型及其浓度等对蒙脱石吸附性能的影响。结果显示,蒙脱石对TC的吸附行为可用Freundlich吸附等温线进行描述,并表现出显著的非线性特征;Langmuir方程确定其最大吸附量为625 mg/g;在较强酸性介质条件下(pH=2～4)蒙脱石对TC的吸附能力最强,其次为弱酸性-弱碱性环境(pH=5～9);不同阳离子类型也能显著影响蒙脱石对TC的吸附,表现为阳离子价态越高,对TC吸附的影响程度越明显。蒙脱石可被认为是一种TC的高效吸附剂,应用于盐酸四环素污染废水的处理过程。     

溶液矿化度及加量对钠-蒙脱石晶间距的影响研究

自来水引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量大于不同矿化度的KCl、NaCl、CaCl2溶液,在水中加入不同类型的盐有助于稳定钠-蒙脱石黏土矿物,抑制黏土矿物晶间距扩展。不同类型、不同矿化度盐溶液引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量不同,比较KCl、NaCl、CaCl2 3种溶液,KCl溶液引起的晶间距变化量最小,在饱和KCl溶液作用下,钠-蒙脱石黏土的晶间距变化量仅1.32%。钠-蒙脱石与不同类型溶液接触,随溶液加量增加,晶间距增量逐渐减小并逐渐趋于稳定。钠-蒙脱石的水化膨胀量与溶液总加量无直接关系,当黏土矿物浸泡在水溶液中时,晶间距不会随着水的总量增加而无限扩展。钠-蒙脱石与加量相同的不同类型溶液接触时,晶间距随接触时间增加呈复杂指数函数变化,表现出在初期突变增大并很快趋于稳定的特点。     

蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

蒙脱石类质同象置换的IR和ESR研究

对7个不同产地的蒙脱石样品提纯钠化后由化学分析得到它们的化学结构式。用红外吸收光谱(IR)和电子自旋共振(ESR)方法对这7个具有不同四面体和八面体内阳离子类质同象置换量蒙脱石样品进行了研究。IR吸收谱中R—OH振动和R—O—Si振动吸收带均随置换情况不同而变化。ESR谱表明Fe~(3+)离子在蒙脱石中有不同对称性的位置,并由于类质同象置换的不同,共振信号也有一定的变化。     

粘土矿物钝化改性及岩土的力学性质

本文以自行研制的粘土矿物钝化剂对广东省和武汉市等六地区的土壤进行了钝化改性实验研究，并对钝化效果的影响因素做了初步的分析探讨。实验表明，虽然6个地区11个样品中的粘土矿物种类和含量不同，但钝化剂对所有样品都有稳定的作用。其稳定效果，不仅与样品的物相组成和粒度分布有关；而且还与粘土矿物的种类及其含量密切相关。就三种主要粘土矿物来说，钝化效果的顺序是高岭土＞伊利石＞蒙脱石。     

交换液酸碱度对OTAC在蒙脱石中吸附及复合物凝胶粘度影响

在蒙脱石有机改性体系中,交换液酸碱度对蒙脱石荷电性以及十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)的电离度影响很大,进而影响OTAC在蒙脱石中的吸附以及制备复合物的凝胶粘度。研究发现,在pH=3的强酸性交换体系中,蒙脱石端面可变电荷为正电荷,OTAC阳离子和蒙脱石之间静电斥力的存在不利于OTAC在蒙脱石上的吸附,吸附量和吸附率分别是0.943CEC和85.7%,制备复合物的凝胶粘度最低,分别是μ0min为45.67Pa·s,μ30min为16.52Pa·s;在pH=10的弱碱性交换体系中,由于蒙脱石层面和端面均带有负电荷,静电引力更有利于OTAC阳离子在蒙脱石层间交换及表面吸附,其吸附量和吸附率最高,分别为1.097CEC和99.71%,制备复合物的凝胶粘度也较高,分别是μ0min为95.93Pa·s,μ30min为37.67Pa·s;在强碱性交换体系中,当pH=11和13时,蒙脱石对OTAC的吸附量和吸附率降低明显,吸附量分别为1.08CEC和1.058CEC,吸附率分别降到98.20%和96.18%,对应复合物的μ0min分别为96.52Pa·s和93.52Pa·s,μ30min分别为36.57Pa·s和36.53Pa·s,究其原因由于交换液中OTAC阳离子和高浓度的钠离子在蒙脱石层间和表面存在竞争吸附导致蒙脱石层间钠离子的交换难度加大。     

硅藻土的热谱特征

对广东省海康县等国内外２３个硅藻土样品进行了ＤＴＡ、ＴＧ分析。研究结果：海康县卜昌、美国和日本硅藻土呈现了典型的蛋白石ＤＴＡ曲线和Ｘ射线衍射谱，说明样品纯度较高；徐疗县峙头、九亩和云南等地的硅藻土除了蛋白石的ＤＴＡ和Ｘ射线衍射谱外，还含有较多数量的伊利石、蒙脱石和高岭石。取自九２和田洋硅藻土矿床钻孔样品的ＤＴＡ曲线含有较多数量的有机持。根据ＴＧ曲线对不同埋深硅藻土中有机质含量计算表明，有机质含量与     

蒙脱石—水体系中水与矿物晶胞参数的不适应度对体系电导率的影响

在水体系中,蒙脱石矿物表面结合水膜厚度大小,取决于矿物层间阳离子及矿物的晶体化学特征.当层间阳离子种类相同时,首先取决于水与矿物结构参数的不适应程度.结合水膜厚度,影响蒙脱石层间阳离子在土—水体系中的电导率.本文通过对不同地区、不同类型蒙脱石—水体系电导率测定,讨论水与蒙脱石晶胞参数不适应度对体系电导率的影响规律.     

蒙脱石改性及其吸附脱色性能研究

根据蒙脱石层间域的活性，采用无机物插入，对其进行改性，研究了各种改性蒙脱石对红色染料的脱色性能，结果表明，改性蒙脱石的脱色性能比原土有较大的增强，以一种脱色性能较好的改性蒙脱石为代表，探讨了脱色的适宜条件，并考察了脱色机理。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.     

蒙脱石酸处理产物的表面结构变化

本文对广东和平蒙脱石及其酸处理产物进行了化学分析、Ｘ射线粉末衍射分析、红外吸收光谱分析、原子力显微镜及魔角旋转核磁共振等研究。结果表明,酸处理浓度对蒙脱石的表面结构有很大的影响。当酸处理浓度达到２０％时,蒙脱石硅氧四面体中的Ｑ＾３Ｓｉ环境发生结构重组,有部分转变为畸变的Ｑ＾３Ｓｉ环境和Ｑ４Ｓｉ环境,而Ａ１的结构状态则没有发生任何变化,这与原子力显微阄的观察结果相一致。     

Preparation and Properties of TiO_2/Montmorillonite Nano-Composite with Different TiO_2

The hydrated-titanium-oxide/montmorillonite composite samples were prepared using a hydrolysation- intercalation composite method by controlling the amount of TiOSO4·2H2O. The TiO2/montmorillonite composite samples were got after calculated at 700℃ and 1100 ℃. The results show that: when the value of Ti/montmorillonite is 12.5 mmol/g, the c axis of hydrated-titanium-oxide/ montmorillonite composite sample began to disorder, moreover, the crystal size of anatase is just 13.4nm in the TiO2/montmorillonite composite sample calculated at 700 ℃, and after calculated at 1100 ℃, the crystal size of anatase is 55.8 nm, and the relative content of anatase reaches the highest (55.7%). Compared with pure TiO2 nano-particle sample, TiO2/montmorillonite composite sample has a higher phase transition temperature from anatase phase to rutile phase and smaller crystal size of TiO2. Montmorillonite structure layer has a significant blocking effect on TiO2 phase transformation and grain growth, and the blocking effect reaches saturation when the value of Ti/montmorillonite is 12.5 mmol/g.