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層間陽離子為Na 時稱 鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca2 時稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H 時稱氫基膨潤土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽離子為有機(jī)陽離子時稱有機(jī)膨潤土。
活性白土
活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經(jīng)無機(jī)酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強(qiáng),能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果。我們得知道,這個粘土在烘過后會變脆,如果顆粒調(diào)節(jié)劑只有這一種成分,那可能碎粒會比預(yù)期的多。活性白土不溶于水、各種油類中,幾乎完全溶于熱堿和鹽酸中,相對密度2.3~2.5,在水及油中膨潤。
鈉質(zhì)膨潤土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤土高,鈉質(zhì)膨潤土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤土和鈣質(zhì)膨潤上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是:
1)陽離子可以將膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)在起,制約了膨潤土顆粒的分散。多價離子比一價離子電荷密度大,顆粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力,使膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強(qiáng),因此鈣質(zhì)膨潤土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤土要弱。
2)蒙脫石晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中,帶負(fù)電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價數(shù)的兩次方成反比,即陽離子價高,水化膜薄,膨脹倍數(shù)低;而陽離子價效低,水化膜厚,膨脹倍數(shù)高。膨潤土作為污水處理劑在歐美等許多國家已有應(yīng)用,美國Biomin公司生產(chǎn)的污水處理劑,就是用膨潤土、沸石、硅藻土、羥基磷酸鈣、煤等配制成吸附劑,達(dá)到了經(jīng)濟(jì)有效處理污水的目的。
3)鈉質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是三層,鈣質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下,由于靜電引力較小,鈉質(zhì)膨潤土晶層之間可以產(chǎn)生較大的晶層間距,而鈣質(zhì)膨潤土由于晶層間的樸電引力較大,極性水分子不易進(jìn)入晶層之間,因此,鈣質(zhì)膨潤土晶層間產(chǎn)生的距離明顯比鈉質(zhì)膨潤土小,表現(xiàn)在鈣質(zhì)膨潤土比鈉質(zhì)膨潤土難于在水中分散、膨脹倍數(shù)低。實質(zhì)上,蒙脫石的膨脹性受其化學(xué)成分控制,含鈉離子多的蒙脫石可以待續(xù)不斷地膨脹,直至成為一種凝膠狀態(tài)。含鈣離子多的蒙脫石只能從干操狀態(tài)到含水狀態(tài)膨脹是有限度的。衡量膨潤土的造漿性能的主要指標(biāo)之一是造漿率,即單位重量的膨潤土可以配制成具有表觀粘度為15mPa?s的懸浮液體積數(shù)(單位為m3/t)。我們在了解了影響膨潤上膨脹性的深層次的原因后,可以人為有效地控制膨潤土礦物的膨脹性能,使之達(dá)到好的使用效果。
前面提到膨潤土具有強(qiáng)烈的水化作用,因而能夠形成更細(xì)微的片狀結(jié)構(gòu),呈膠體狀態(tài),大量吸附帶正電荷的電解質(zhì),可與帶負(fù)電荷的纖維結(jié)合,從而使膨潤土留著在纖維上。在助留助濾的同時,膨潤土也起到了造紙?zhí)盍系淖饔谩?
另外膨潤土具有“物美價廉”的特點,可應(yīng)用于低定量紙的生產(chǎn),能夠獲得高加填量但不降低成紙強(qiáng)度,尤其是撕裂度。杭州某研究所應(yīng)用研究表明,改性膨潤土可作為低白度紙和紙板的填料(膨潤土本身白度不高),表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附性和高度的分散性,高留著率,對成紙強(qiáng)度影響小。有意思的是科學(xué)家們至今對這些粘土的命名還有爭議,當(dāng)然這超出了這篇文章的討論范圍。同時,由于改性膨潤土能吸附細(xì)小纖維和其他細(xì)小物質(zhì),降低了紙廠排放白水的濃度,能夠減小排放污水對水域造成的污染。