层间阳离子对蒙脱石结构与水化膨胀性能的影响

采用系列无机阳离子对提纯后的蒙脱石进行改型实验,在相同实验条件下制备出Li、Na、K、Mg、Ca、Ba等一系列蒙脱石样品.对样品进行了X射线衍射、紫外.可见吸收光谱分析及膨胀容的测试,讨论了层问阳离子电荷、半径对蒙脱石层间水分子层数、层间距和水化膨胀分散性的影响.结果表明蒙脱石层间为2价阳离子时.其水分子层数为两层;层...     

膨润土(蒙脱石)阳离子的交换容量——CEC

膨润土(蒙脱石)晶层中的阳离子具有可交换性能,在一定的物理-化学条件下,不仅Ca2 、Mg2 、Na 、K 等可相互交换,而且H 、多核金属阳离子(如羟基铝十三聚体)、有机阳离子(如二甲基双十八烷基氯化铵)也可交换晶层间的阳离子。阳离子交换性是膨润土(蒙脱石)的重要工艺特性,利用这一特性,可进行膨润土的改型,由钙基膨润土改型为钠基膨润土、活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。阳离子交换容量(Cation Exchange Capacity)是指pH值为7的条件下所吸附的K 、Na 、Ca2 、Mg2 等阳离子总量,简称为CEC,单位为土。膨润土矿阳离…     

蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响

为了研究蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响,采用氯化钾和苄基三甲基氯化铵(TMBAC)作为抑制剂,在抑制和非抑制状态下进行了含蒙脱石煤泥水的过滤试验。结果表明:氯化钾和TMBAC对蒙脱石水化膨胀均有较好的抑制作用,氯化钾质量分数为1.12%和TMBAC质量分数为0.4%时,可以使蒙脱石的防膨率达90%。与非抑制状态相比,抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤的滤饼水分降低、过滤时间缩短和脱水速率增大,且TMBAC抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤效果更好。氯化钾和TMBAC通过水化能较低的K+,C6H5CH2—N+(CH3)3进入蒙脱石层间,限制层间阳离子和水分子的扩散运动,达到蒙脱石水化膨胀的抑制。C6H5CH2—N+(CH3)3还可以吸附在蒙脱石和煤颗粒表面,增加蒙脱石和煤颗粒的疏水性,起到助滤剂的作用。     

锂基蒙脱石制备工艺研究

实验研究制备锂基蒙脱石过程中，原材料的膨胀容、胶质价越高，制备出钽基蒙脱石的水化性能越高：碳酸钽和草酸的混合液为改型剂制备出的样品性能较优；恒温水浴、高速分散和超声波均能够合成性能良好的钽基蒙脱石产品，制备时可根据实际条件选择。     

羟基铝-铬复合柱撑蒙脱石的制备与表征

以辽宁某地的钙基膨润土为原料，钠化改型后采用共聚法合成Al-Cr柱化剂，制备了羟基Al-Cr复合柱撑蒙脱石，并运用X－射线衍射分析（XRD）、化学分析、比表面积测定等手段研究了材料的微结构变化和特性。结果表明：n(Cr^3 ):(Al^3 )为0.10时,可得到层间距d(001)值与比表面积分别为1.9194nm和165.7m^2/g的产物,500℃煅烧后其层间距稳定在1.7313nm,具有较强的热稳定性;钠基膨润土经柱撑反应后,柱化剂主要以离子交换方式进入蒙脱石层间。     

钾离子抑制蒙脱石水化膨胀的试验研究

蒙脱石是影响煤泥水沉降性能的主要因素,为了研究钾离子对蒙脱石水化膨胀的抑制性能,进行蒙脱石的静沉降试验和压滤试验。蒙脱石在去离子水溶液中体积膨胀为原干粉体积的2.3倍,而蒙脱石在0.1 mol/L的钾离子溶液中的体积膨胀仅为原来的1.8倍,且蒙脱石在钾离子溶液中的过滤速度明显快于在去离子水溶液中的过滤速度。钾离子可较好地抑制蒙脱石的水化膨胀,且钾离子对蒙脱石膨胀的抑制性能优于钙离子。钾离子抑制蒙脱石水化膨胀的机理是：钾离子被蒙脱石吸附后,就嵌入晶层间,由于钾离子水化能较低,不容易水化,使晶层间已有的水分子被排出,且晶层间的钾离子的键合作用极大地抑制住了邻近晶层间的膨胀或者分离过程。     

从天然膨润土制备钠基蒙脱石催化剂载体

以云南砚山膨润土为初始原料,通过提纯与钠化改型制备钠基蒙脱石催化剂载体。探讨了钠化剂种类与用量、钠化温度、钠化时间及精制钙基土悬浮液浓度对改型效果的影响,获得了优化的钠化改型条件,并通过X射线衍射分析测定了膨润土原矿、精制钙基土和钠化改型膨润土d(001)晶面间距。结果表明,NaF改型效果明显优于NaCl,以提纯后精土质量5%的NaF在60℃下对精制钙基膨润土钠化改型5h,可以得到钠基蒙脱石催化剂载体,其层间距为1.28nm,阳离子交换容量达87.3mmol/100g。     

膨润土缓冲回填材料钠化改型研究

缓冲回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的缓冲回填材料。通过离子交换改变蒙脱石层间可交换阳离子的种类,从而改变膨润土属性,使其具有更优的物化性能。以新疆柯尔碱膨润土为原料,分别用Na2CO3、NaF、NaOH、Na3PO4进行多组钠化改型实验,并采用膨胀容、胶质价和pH值作为膨润土性能的评价标准。实验结果显示,Na2CO3、NaF、Na3PO4改型效果较明显,而NaOH加入后,反而降低了膨润土的膨胀容和胶质价;4种改型剂均可使膨润土pH值增大。通过分析初步认为Na2CO3、NaF和Na3PO4皆可作为高放废物地质处置库回填材料的改型剂,在本实验的条件下,Na3PO4的改型效果最好,今后可从缓蚀和改型2个方面对Na3PO4进行综合分析,深入开展理论研究和实验研究。     

2-羟乙基三甲基氯化铵抑制蒙脱石水化膨胀的密度泛函计算

为探究2-羟乙基三甲基氯化铵(LHDJ)抑制蒙脱石水化膨胀的机理,基于密度泛函理论的方法研究了干态和湿态环境中LHDJ在蒙脱石表面的吸附机理。结果表明,干态环境下,LHDJ在蒙脱石001表面和层间都能稳定吸附,但LHDJ在Na-001表面吸附主要是静电作用,在None-001表面和层间的吸附是氢键和静电引力的共同作用,钠离子的存在并不利于LHDJ吸附在蒙脱石001表面。湿态环境下,LHDJ与水分子协同吸附,水分子将LHDJ和蒙脱石表面桥联起来并增强它们之间的静电作用和氢键作用。LHDJ抑制蒙脱石水化膨胀的机理主要是:LHDJ在水溶液中产生大量正电离子,中和蒙脱石表面的负电性,减弱颗粒间的静电斥力;同时,LHDJ可以牢固地吸附在蒙脱石外表面,随吸附量的增加,阻碍水分子在表面的吸附,但并不改变蒙脱石的亲水性;此外,LHDJ易进入层间交换出钠离子,依靠静电作用、氢键作用和水分子的桥联作用与上下两表面吸附牢固,拉紧层间距,水分子不易进入层间增大层间距。     

白云母的化学膨胀性及插层性能研究

以双氧水为膨胀剂,采用加热方法对白云母进行了化学膨胀。确定了最佳膨胀工艺参数为：反应温度80℃、双氧水浓度30％、保温时间60min,在此反应条件下,白云母d（001）、面的层间距由0．912nm增大到0．999nm,膨胀效果显著。采用XRD、FTIR和TG／DSC分析技术,研究了以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为插层剂对钠化改型原样白云母和钠化改型膨胀白云母的有机插层性能。结果表明：在反应温度80℃、300％CEC的CTAB、保温时间60min条件下,原样白云母d（001）、层间距由0．912nm增大到1．006nm,膨胀白云母d（001）层间距由0．999nm增加到1．198nm,红外光谱和热分析证明有机插层剂很好地插入了白云母的层间。     

二维蒙脱石的制备及环境功能应用

蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物，储量丰富、价格低廉，具有良好的离子交换性能和水化膨胀特 性，在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位 点，可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳 米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理，阐述了蒙脱石层间 域环境对水化剥离的作用规律，提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法；构建了蒙脱石纳米片功能化 设计及组装调控体系，成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料 和抑菌材料等先进功能材料，为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。     

蒙脱石中羟基─Al、Cr间层的特性

1概述在天然产出的可膨胀的层状硅酸盐中发现有羟基一AI聚合物间层。间层结构的矿物不但具有理论研究意义，而且其特性具有实际应用价值。因此除对天然产物进行研究外，还进行了人工合成。目前，实验室内已成功的制出了AI、Fe、Zr、Ni和Cr的羟基间层。Dubbin等（1994）研究得出标准蒙脱石中的羟基间层产于5个不同的AI／（AI＋Cr）摩尔比值。间层物质的结构和稳定性已被检测，并确定了AI和Cr之间可能的相互作用。以下是Dubbin等人的研究成果。2方法蒙脱石样品取自加拿大粘土矿物协会所属的粘土资源博物馆中，分馏之前粘土样被5倍的IM…     

凝胶制备条件对有机蒙脱石凝胶黏度影响的研究

采用钠化-连续有机化法,以十八烷基三甲基氯化铵做改性剂制备出有机蒙脱石,X射线衍射分析显示其层间距较钙基土增大.系统研究了制备条件对有机蒙脱石凝胶黏度的影响.研究结果表明:分散转速、水分等制备条件的变化对凝胶黏度有显著的影响,有机蒙脱石在不同溶剂体系中的性质同时取决于溶剂的亲有机物性和极性.     

深层页岩蒙脱石表面水化抑制机理的分子动力学模拟

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一，黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素，其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果，以及浓度、温度和压强对水化抑制效果的影响，揭示了无机盐CaCl₂抑制蒙脱石表面水化的微观机理。研究表明:抑制阳离子通过束缚蒙脱石表面水分子和降低水分子输运传导能力，从而调控水分子侵入蒙脱石表面来实现抑制作用。无机盐抑制表面水化能力依次为CaCl₂>NaCl>MgCl₂>KCl，钙离子易吸附表面水分子形成稳定的外球络合结构。随着CaCl₂浓度增加，钙离子配位数、水化数和水化半径均降低，抑制能力减弱；温度升高和压强降低时，体系中水分子传导输运能力增强、钙离子水化数减小且力学强度降低。     

膨润土纳米层间的有机改性及其影响因素

对膨润土纳米层间进行有机改性以扩大层间距，是制备有机物／蒙脱石纳米复合材料的前提步骤。采用正交试验法，系统考察了膨润土纳米层间改性过程中反应体系的温度、pH值、固液比、季铵盐用量、反应时间等工艺条件对改性效果的影响。结果表明，在所有这些工艺条件中，对膨润土001晶面间距的影响顺序为：季铵盐用量＞膨润土／水(固液比)＞反应时间＞反应温度＞pH值，从而获得了膨润土层间改性的适宜工艺条件。     

抑制剂在蒙脱石表面吸附的密度泛函计算

为探究环氧丙基三甲基氯化铵(NW-1)抑制蒙脱石水化膨胀的机理,基于密度泛函理论模拟计算了NW-1在蒙脱石001表面和晶层间的吸附。结果表明:NW-1在蒙脱石001表面和层间都能稳定吸附,但NW-1在Na-001表面和层间吸附主要是静电作用,在None-001表面吸附是氢键和静电引力的共同作用。在Na-001表面,NW-1中O原子与表面Na离子间有很强的库伦引力,吸附后两原子态密度整体向低能级移动,有利于体系的稳定;在None-001表面,NW-1与表面形成2氢键,增强了NW-1在表面的吸附。     

二维蒙脱石的制备及环境功能应用

蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物,储量丰富、价格低廉,具有良好的离子交换性能和水化膨胀特 性,在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位 点,可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳 米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理,阐述了蒙脱石层间 域环境对水化剥离的作用规律,提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法;构建了蒙脱石纳米片功能化 设计及组装调控体系,成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料 和抑菌材料等先进功能材料,为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。     

鄂州钙基膨润土钠化改型研究

以湖北鄂州钙基膨润土为原料,采用悬浆钠化改型工艺.系统研究了单一改型剂钠化改型的各种因素对产品性能的影响.结果表明,Na2CO3改型可以分别将胶质价和膨胀容由原矿的100ml/15g、11.0ml/g提高到500ml/15g、57.1ml/g,而NaF则可以分别将胶质价和膨胀容提高到450ml/15g、68.0ml/g,单一改型荆钠化效果明显.由单一改型剂和两种改型荆互配改型效果对比表明,Na2CO3与NaF以质量比7:3互配可以较好地改善膨润土的理化性能,其胶质价和膨胀容可以达到500ml/15g、74.6ml/g,明显高于单一改型剂的指标.     

蛋白质、多肽及氨基酸与蒙脱石复合的分析表征

研究蛋白质类活性物质在蒙脱石表面的结合形式及状态对药物的吸附及运输等研究具有重要意义。本次实验主要研究了不同pH值下,蛋白质、多肽和氨基酸分别与蒙脱石相互作用后,复合物的X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热重(TG)等分析表征。结果表明,蛋白质、多肽、氨基酸对蒙脱石层间距的改变明显差异,有机物的存在状态及与蒙脱石片层的作用力强度明显不同;pH值对不同组分插层效果的影响也有较大差异。可以认为,不同形态的有机大分子的分子体积、分子量直接决定了其与蒙脱石的作用强度及其存在状态。     

自云母的化学膨胀性及插层性能研究

以双氧水为膨胀剂,采用加热方法对白云母进行了化学膨胀.确定了最佳膨胀工艺参教为:反应温度80℃、双氧水浓度30%、保温时间60min,在此反应条件下,白云母d(001)面的层间距由0.912nm增大到0.999nm,膨胀效果显著.采用XRD、FTIR和TG/DSC分析技术,研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为插层剂对钠化改型原样白云母和钠化政型膨胀白云母的有机插层性能.结果表明:在反应温度80℃、300%CEC的CTAB、保温时间60min条件下,原样白云母d(001)层间距由0.912nm增大到1.006nm,膨胀白云母d(001)层间距由0.999nm增加到1.198nm,红外光谱和热分析证明有机插层剂很好地插入了白云母的层间.