膨潤(rùn)土改型過程中的化學(xué)反應(yīng)

時(shí)間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機(jī)器

膨潤(rùn)土改型是通過離子交換改變蒙脫石層間可交換陽(yáng)離子的種類，達(dá)到改善蒙脫石或提高膨潤(rùn)土物化性能，尤其是鈣基膨潤(rùn)土物化性能的目的。膨潤(rùn)土生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，對(duì)膨潤(rùn)土生產(chǎn)線上的要求也是比較高的。鈉基膨潤(rùn)土的物化性能優(yōu)于鈣基膨潤(rùn)土，所以鈉基膨潤(rùn)土比鈣基膨潤(rùn)土具有更高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，在自然界或膨潤(rùn)土礦床中鈣基膨潤(rùn)土占主導(dǎo)地位，所以膨潤(rùn)土的鈉化改型已成為膨潤(rùn)土的主要技術(shù)之一。近幾年，有人在鈦交聯(lián)、羥基鋯交聯(lián)、稀土復(fù)合以及Ag+、Zn2+、Cu2+負(fù)載和其它無(wú)機(jī)改型等方面也做了一些工作，但報(bào)道很少。

由于黏土對(duì)Ca2+的吸附能力大于Na+，因此自然界中膨潤(rùn)土大多為鈣土。但是膨潤(rùn)土對(duì)陽(yáng)離子的吸附順序并不是一成不變的，當(dāng)膨潤(rùn)土-水系統(tǒng)中存在兩種離子時(shí)就存在一個(gè)動(dòng)態(tài)的吸附-解吸平衡，即離子吸附與交換過程，如當(dāng)膨潤(rùn)土-水系統(tǒng)中同時(shí)含有Ca2+和Na+時(shí)就會(huì)發(fā)生如下離子交換平衡：

Ca-土＋2Na+ → 2Na-土＋Ca2+

平衡的移動(dòng)方向主要受以下兩個(gè)因素影響。

陽(yáng)離子的相對(duì)濃度當(dāng)Na+ 和Ca2+的當(dāng)量濃度相等時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，即以Ca2+的吸附為主，此時(shí)膨潤(rùn)土顯示鈣土的性質(zhì)，但當(dāng)Na+當(dāng)量濃度高于Ca2+時(shí)，平衡正向移動(dòng)，鈣土中的Ca2+被溶液中Na+所置換而生成鈉基膨潤(rùn)土。

體系的化學(xué)環(huán)境若體系中含有易與Ca2+形成難溶化合物的陰離子或陰離子基團(tuán)時(shí)，平衡就會(huì)向Ca2+解吸的方向移動(dòng)，即生成鈉基膨潤(rùn)土。

這種吸附-解吸平衡的移動(dòng)決定了膨潤(rùn)土以鈣土還是鈉土的形式存在，同時(shí)也就決定了膨潤(rùn)土-水系統(tǒng)的懸浮性和穩(wěn)定性。

決定膨潤(rùn)土-水系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素是系統(tǒng)的ζ電位和顆粒分散度，提高膨潤(rùn)土的分散度能提高系統(tǒng)形成膠體的能力，即提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此盡量降低膨潤(rùn)土的粒度，并且使體系處于施力攪拌狀態(tài)。系統(tǒng)的ζ電位主要取決于膨潤(rùn)土吸附陽(yáng)離子的種類，在相同當(dāng)量濃度下，系統(tǒng)的ζ電位大小與陽(yáng)離子的種類關(guān)系正好與上述的陽(yáng)離子交換順序相反，即鈣土的ζ電位小于鈉土的ζ電位。系統(tǒng)的ζ電位越大，膠粒之間靜電斥力越大，相互聚集沉淀的可能性越小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好，所以鈉土一般比鈣土有較好的懸浮穩(wěn)定性，正因?yàn)槿绱?，人們想提高鈣土涂料懸浮性的時(shí)候，往往要進(jìn)行預(yù)先鈉化處理使之變?yōu)殁c基膨潤(rùn)土。