蒙脱石-CO2溶液反应实验研究

蒙脱石是沉积岩重要的黏土矿物，为探究CO₂的注入对蒙脱石产生的影响，明确蒙脱石在CO₂水溶液中的 化学行为，利用XRD、XRF、ICP 等手段系统评价了蒙脱石在10 MPa、60 ℃条件下分别与CO₂反应7、30 d 时的状 态，重点对比了蒙脱石粉末反应前后固相元素、晶体结构及反应液中离子浓度变化，结合蒙脱石结构特征，明确 蒙脱石在酸中变化的机理。结果表明，蒙脱石与CO₂反应后液相中Ca²⁺ 、Mg²⁺ 、Al³⁺ 浓度先上升后下降；Si⁴⁺ 浓度先 上升后趋于平稳，固相中d（001）对应晶面在溶解反应后遭到破坏。相对于Al³⁺ 、Si⁴⁺，反应过程中Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺ 的变动幅度相对较大。一方面，由于蒙脱石阳离子交换容量较大，层间Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等半径较大的活性阳离子 易被半径较小的H⁺置换出；另一方面，蒙脱石层间分子间作用力为范德华力，相对于静电力较弱，结构易被破 坏。在酸性条件下，硅氧四面体稳定性略强于铝氧八面体，但蒙脱石中非晶态Si 易溶解，使Si 的变化幅度大于 Al 的变化幅度。

Experimental Study on Reaction of Montmorillonite with CO2 Aqueous Solufion