膨润土改性与提纯技术及研究进展

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的非金属矿产。因其具有优良性能、资源丰富、环境友好以及应用领域广等特点，成为名副其实的“万能土”。

截至2018年年底，我国膨润土储量为29.96亿吨。国内已探明的储量占世界膨润土总储量的60%左右，主要分布地有：广西、新疆、内蒙古、江苏、河北、湖北、山东和安徽等地区。在我国，膨润土的种类比较丰富，其中，钙基膨润土的占比是最大的，约占80%；钠基膨润土以及其他类型的膨润土占比相对比较少。广西、新疆、内蒙古三地的膨润土资源储量位居我国前三，资源储量分别为26.1%、13.9%和8.5%。我国最大的膨润土矿区位于广西壮族自治区宁明县，该矿区资源储量约6.1亿吨。

1、膨润土改性

膨润土的改性，即通过焙烧或使用酸、无机盐、有机物等手段，改变膨润土组成成分以改变膨润土的理化性能。目前在膨润土改性方面很多人做了研究，并且改性后的膨润土其理化性能大大提高。

（1）钠化改性

实践证明，钠基膨润土在工艺性能上的表现优于钙基膨润土。钠化改性的原理是采用含钠试剂与钙基膨润土层间的阳离子发生替换，常用的钠化剂有碳酸钠、醋酸钠、氢氧化钠、焦磷酸钠等。在实际应用中，中小型企业多采用挖机混合膨润土与纯碱后堆放陈化，致使钠化稳定性差，若引入物联网技术施行在线监测与控制，可稳定钠化过程。

闫碧莹以钠型阳离子交换树脂作为钠化剂对天然钙基膨润土进行钠化处理，在水浴加热与离心的同时也进行了提纯，制备出高品质钠基蒙脱石：钠基蒙脱石悬浮液CEC为85.39mmol/100g，吸蓝量为64.78/100g。

（2）酸化改性

利用不同浓度的酸以及不同种类的酸，在比较适宜条件下对膨润土进行处理。酸化过程中，膨润土结构层间的阳离子被H+取代，结构片层间距变大，提高了酸化膨润土的吸附能力。常用酸化剂有硫酸、盐酸、醋酸等。

（3）有机改性

膨润土层间已吸附的阳离子被有机物长碳链或其官能团替代，得到有机复合膨润土。当有机物长碳链或其官能团进入到膨润土晶体结构层间，增大了层间距，胡智强等人以吉米奇表面活性剂对某天然膨润土进行有机改性，其层间距可增大至2.09nm，并且在投土量为0.6g/L、60℃、吸附时间为9min、pH=4的条件下，吸附染料的去除率达93.68%。

（4）焙烧改性

将膨润土在较高温度下进行焙烧（小于550℃），膨润土依次失去表面自由水、层间吸附水以及结构中的结合水，同时膨润土中的部分杂质也会伴随水分的蒸发而被剔除，使得膨润土结构更为疏松，提高了膨润土的吸附能力。

（5）复合改性

同时使用两种及以上处理剂对膨润土进行改性处理，改性后的膨润土具有显著的优良特性。单一改性处理剂获得的改性膨润土存在一定的缺陷，例如，膨润土酸活化后，尽管其所含杂质较少并且活性、吸附能力有所提高，但是酸活化过程不容易被控制，且容易造成酸用量过多的问题；膨润土经过有机改性后，对于有机物质有好的吸附效果，但是比表面积小，热稳定性差。

王晓红等人使用十六烷基三甲基溴化铵、四乙氧基硅烷对膨润土进行复合改性后吸附甲基橙，结果显示：常温下，甲基橙初始质量浓度为200mg/L，初始pH为3.1～4.6时，甲基橙的去除率接近100%。

2、膨润土提纯

纯质膨润土是较为稀少的，大多数膨润土中常常夹杂着不等量的杂质，这些杂质主要是石英、长石、云母、高岭石等。通常情况下，膨润土的颜色为白色，若是其中夹杂着显色元素，诸如铁元素等，膨润土也会呈现浅红色、砖红色等，蒙脱石的含量是衡量膨润土品质高低的一项重要指标，因此膨润土的提纯受到了人们的广泛关注。

（1）风选法

利用膨润土中蒙脱石与其他杂质的密度不同，土粉与空气混合成流态，经分级离心机与风机抽力的作用下实现比重大的矿物杂质（细沙等）与目的颗粒的分离。这种方法也要求膨润土中蒙脱石含量大于80％。

（2）水力旋流器法

利用不同粒度的颗粒在水力旋流器中的沉降速度上的差异，实现目的颗粒与杂质的分离，达到提纯膨润土的目的，但对于细粒石英以及水溶性盐等杂质，旋流器的去除效果有限；

（3）自由沉降法

原理是基于斯托克斯沉降公式，将膨润土制备成浆体，蒙脱石遇水吸水后发生膨胀，所受浮力比杂质所受的浮力大，因而能够使得蒙脱石与杂质分离，达到提纯膨润土的目的，但此法所需沉降时间长、浆液界面不清易造成质量不稳定等问题，而且当膨润土中杂质粒度过细时，这种提纯方法的效果也不好。

（4）化学提纯法

利用恰当的化学试剂（如NaOH）与膨润土中的杂质（如石英）反应，使得杂质进入外界溶液中，实现蒙脱石与杂质的分离，达到提纯的目的。尤其在处理一些细粒杂质时，效果甚好。

来源：资料来源：《吴雪兰,张洋洋,龙红明,等.浅述优质矿物材料膨润土[J].科技视界,2022(15):48-51》

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