净水处理剂-蒙脱石

蒙脱石有良好的吸附性、离子交换性和体积膨胀性，在水溶液中可通过吸附、离子交换、混凝等作用与污染物发生作用。低价阳离子容易置换蒙脱石八面体中的si、Al等高价离子使蒙脱石带上永久性负电，导致蒙脱石晶格内阳离子置换，这一构造特性决定了蒙脱石的一系列重要性质，如阳离子交换性、膨胀性、吸附性、分散性、流变性、可塑性、黏结性、胶体性、触变性、耐火性、润滑性等。

理化性能

蒙脱石每个单位晶胞是由两层硅氧四面体片夹一层铝（镁）氧(氢氧）八面体片，每层厚约1nm,长度为100~1000nm。其单位晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧（羟基）八面体构成。四面体的顶端氧向内与八面体共用。形成高度有序的晶格排列，构成的2:1型含结晶水硅酸盐矿物；单元结构层厚度为9.6埃。蒙脱石中铝氧八面体上部分三价铝易被二价镁同晶置换而使其层片表面具有负电荷，过剩的负电荷通过层片间吸附Na、Mg、Ca等阳离子来补偿，它们很易与有机或无机阳离子进行交换。选择合适的插层剂，通过离子交换作用引入到蒙脱石层间。蒙脱石是膨润土的主要矿物成分，运用高技术，经深加工能使其单元层分离，即为纳米级蒙脱石，由于其具有一堆纳米薄层结构和易分散性，能吸附阳离子等特性。

原料来源

我国的天然蒙脱石矿多为钙基蒙脱石，即层间吸附的金属离子为钙离子，分散于水中时，由于一个钙离子带有两个正电荷，使进入蒙脱石层间表面紧密层的异性电荷较多，导致钙基蒙脱石的电位较低，分散性也较差。

蒙脱石的性质除了与其来源、属型和改性程度有关外，还与其改性工艺、使用的改性剂及干燥方式和干燥温度等有关。改性到相同程度时，采用比较缓和的改性工艺有利于提高蒙脱石助留效果，而在相同的改性工艺下，采用缓和的干燥方式及低的干燥温度，有利于提高蒙脱石的膨胀容和胶质价，进而提高蒙脱石的动态微粒助留效果。采用中性改性剂时，则在同样的膨胀容和胶质价下，可获得较好的动态助留效果。

我国众多膨润土矿的蒙脱石含量为50%~70%,并不是所有的膨润土均能提纯的，因为膨润土提纯效果不决定于原矿蒙脱石品位，而是决定于与其共生的矿物。蒙脱石含量仅50%的膨润土，由于共生的矿物是粗晶石英、长石，因此较易提纯。

一般钙基蒙脱石远比钠基蒙脱石的自然叠层数为多，人工钠化难以有效减少蒙脱石的叠层厚度。高效的剥片是制备纳米蒙脱石的关键；目前国际上通常用离心机来提纯膨润土，另配高压均质器剥片，其压力达10.27MPa,剥片后蒙脱石平均粒径0.4Mm。

操作过程

纳米蒙脱石并不是指其商品的粒径为纳米尺度,而是能通过蒙脱石矿物与高分子聚合物在化工纳米尺度上完成复合的蒙脱石。蒙脱石裸露端面的阳离子具有电荷，可因介质中pH值的改变使端面电荷符号和数量发生变化，故端面电荷亦称可变电荷；由于不同产地、不同成因、所处不同地球化学背景以及不同的表生作用，均可影响蒙脱石结晶有序度的高低。含量大于95%。自然界很难找到这样的原矿，需要提纯获得。

蒙脱石基本不含铁质杂质，基本没有其他黏土矿物。为了获得纯蒙脱石矿物，对矿石可以进行一系列的分选提纯操作。首先把矿石自然风干，然后浸入蒸馏水中浸泡（固液比1:5)48h后，用600rpm的揽拌机揽拌12h,加水稀释至2%质量浓度，加入适量EDTA二钠盐和碳酸钠，再揽拌10h,把悬浮液注入沉降分离器，静沉3d,提取上层悬浮液。在提取的上层悬浮液中，加入NaCl使之絮凝沉降，弃去上清液，离心分离回收蒙脱石。再反复洗涤-离心分离，直至无氯离子出现，获得纯蒙脱石矿物。冷冻真空干燥，研磨成粉、封装备用。

用无机金属小离子处理是另一类改性方法，如经钠、镁盐活化改性，离子就充当了平衡硅氧四面体上负电荷的作用，这些低电价大半径的离子和结构单元层之间作用力较弱从而使层间阳离子有可交换性。同时由于在层间溶剂的作用下可以剥离、分离成更薄的单晶片，又使膨润土具有较大的内表面积，这种带电性和巨大的比表面积使其具有很强的吸附性，能和周围更多的水分子结合，而水分子的OH基团可通过氢键与有机分子相互作用，从而吸附更多的有机分子。生产蒙脱土的操作例如下。

方法1：将原土25g置于1000mL^杯中，加入800mL离子水，高速揽拌1h,静置34h,弃去下层沉淀物，向上层悬浮液中补加去离子水，使烧杯中悬浮液的体积保持800mL,加热揽拌，加入一定质量浓度的季铵盐溶液，再高速揽拌3h。将反应液静置、抽滤，所得沉淀物用去离子水反复洗涤直至没有溴离子检出，将所得乳白色沉淀物放入烘箱中加热至90°C干燥，直至恒重，研磨过200目筛将得到的有机密封保存。

方法2：蒙脱土的酸化处理可简单地用矿物酸洗涤（如用质子酸进行层间交换）或将加有矿物酸的黏土悬浮液加热一定时间（如在368K时用30%的H2S04处理。其最佳酸化条件随土源的不同而取决于其化学组成、水合程度及阳离子交换性质。

方法3：将原土25g置于1000mL烧杯中，加入800mL之离子水，高速揽拌1h,静置34h,弃去下层沉淀物，向上层悬浮液中补加去离子水，使烧杯中悬浮液的体积保持800mL,加热搅拌，加入一定质量浓度的季铵盐溶液，再高速揽拌3h。将反应液静置、抽滤，所得沉淀物用去离子水反复洗涤直至没有Br-离子检出，将所得乳白色沉淀物放入烘箱中加热至90°C干燥，直至恒重，研磨过200目筛将得到有机蒙脱土。

方法4：蒙脱石是膨润土黏土岩的主要矿物成分。蒙脱石层间阳离子的水化作用使其具有很强的吸水性，这就要求对其进行适当的表面处理，改变其表面性能，降低吸水性，增强亲有机物性能。使用更为便宜的钙基膨润土,使提纯、钠化改性及有机化改性可以同时完成，，还可进一步利用离子交换作用对蒙脱石表面进行修饰改性，以获得具有不同性质的有机改性蒙脱土。

改性蒙脱土和天然蒙脱土吸附水溶液中苯酚需要一段时间才能达到平衡。在最初15min内，改性蒙脱土吸附苯酚的数量迅速増加，在60min内改性蒙脱土对苯酚的吸附基本达到平衡。未改性蒙脱土大约在120min达到平衡。

膨润土的膨胀容、胶质价和蒙脱石的属型、含量和分散程度有关，而吸蓝量则可表示膨润土中蒙脱石的含量。因此，可以通过测定吸蓝量来筛选纯度较高的蒙脱石原矿；在改性中，可以通过简单测定蒙脱石的膨胀容、胶质价来石的品质和改性程度。改性蒙脱石粒度与其膨胀容、胶质价之间具有一致的关系；而蒙脱石的电位则与其粒度有关，对于同一种蒙脱石来讲，其分散的越好，粒度越小，与阳离子聚丙烯酰胺组成微粒助留体系时的动态助留效果也就越高。