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膨润土改型过程中的化学反应

时间:2014-05-21 10:06:33

作者:世邦机器

膨润土改型

膨润土改型是通过离子交换改变蒙脱石层间可交换阳离子的种类,达到改善蒙脱石或提高膨润土物化性能,尤其是钙基膨润土物化性能的目的。膨润土生产工艺比较复杂,对膨润土生产线上的要求也是比较高的。钠基膨润土的物化性能优于钙基膨润土,所以钠基膨润土比钙基膨润土具有更高的应用价值和经济价值。然而,在自然界或膨润土矿床中钙基膨润土占主导地位,所以膨润土的钠化改型已成为膨润土的主要技术之一。近几年,有人在钛交联、羟基锆交联、稀土复合以及Ag+、Zn2+、Cu2+负载和其它无机改型等方面也做了一些工作,但报道很少。

由于黏土对Ca2+的吸附能力大于Na+,因此自然界中膨润土大多为钙土。但是膨润土对阳离子的吸附顺序并不是一成不变的,当膨润土-水系统中存在两种离子时就存在一个动态的吸附-解吸平衡,即离子吸附与交换过程,如当膨润土-水系统中同时含有Ca2+和Na+时就会发生如下离子交换平衡:

Ca-土+2Na+ → 2Na-土+Ca2+

平衡的移动方向主要受以下两个因素影响。

阳离子的相对浓度 当Na+ 和Ca2+的当量浓度相等时,平衡逆向移动,即以Ca2+的吸附为主,此时膨润土显示钙土的性质,但当Na+当量浓度高于Ca2+时,平衡正向移动,钙土中的Ca2+被溶液中Na+所置换而生成钠基膨润土。

体系的化学环境 若体系中含有易与Ca2+形成难溶化合物的阴离子或阴离子基团时,平衡就会向Ca2+解吸的方向移动,即生成钠基膨润土。

这种吸附-解吸平衡的移动决定了膨润土以钙土还是钠土的形式存在,同时也就决定了膨润土-水系统的悬浮性和稳定性。

决定膨润土-水系统稳定性的主要因素是系统的ζ电位和颗粒分散度,提高膨润土的分散度能提高系统形成胶体的能力,即提高系统的稳定性。因此尽量降低膨润土的粒度,并且使体系处于施力搅拌状态。系统的ζ电位主要取决于膨润土吸附阳离子的种类,在相同当量浓度下,系统的ζ电位大小与阳离子的种类关系正好与上述的阳离子交换顺序相反,即钙土的ζ电位小于钠土的ζ电位。系统的ζ电位越大,胶粒之间静电斥力越大,相互聚集沉淀的可能性越小,系统的稳定性越好,所以钠土一般比钙土有较好的悬浮稳定性,正因为如此,人们想提高钙土涂料悬浮性的时候,往往要进行预先钠化处理使之变为钠基膨润土。

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