中化地质矿山总局地质研究院

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万能膨润土(1)

2007-3-20

膨润土是一种铝硅酸岩,由火山灰及其它物质逐渐演化而成,它的主要成分是蒙脱石,其理论分子式为E0.33(Al5/3Mg1/3)2Si4O10(OH)2·nH2O(其中E代表可交换阳离子),属于粘土类矿物。

蒙脱石是由两个硅氧四面体夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成,平行地叠置。在叠置的层与层之间存在一定的空间,我们称它为层间。在蒙脱石结构中,八面体中的部分三价铝被二价镁置换,由此产生了正电荷缺失。为了补偿过剩的负电荷,在蒙脱石结构的层间,没有规则地分布着一些带正电荷的阳离子,上面分子式中的E代表这种阳离子。另外层间还有少量的水分子。因此,蒙脱石的结构决定了膨润土的如下性质:

膨润土,顾名思义,它具有膨润性。取少量膨润土放入试管中,将水慢慢滴入,你将发现膨润土逐渐膨胀起来。不同的膨润土有不同的膨胀倍数,有些膨润土能膨胀十几倍。

和普通粘土一样,膨润土具有粘性和可塑性。膨润土与水混合后用手揉捏,可以捏出各种各样的形状,做成泥塑。

膨润土具有保水性。在沙地里挖一个坑,表面涂敷一层膨润土,然后将水注入坑中,水不会渗入沙地里,这使得它成为优良的建筑防水材料。

膨润土中的蒙脱石粒度很小,大部分在2微米以下,具有很好的悬浮性,能够长久地悬浮在水中而不下沉。而且,这种悬浮液具有良好的触变性和流变性。如果在粘稠的膨润土悬浮液中用手快速地划过,粘稠随之变得“稀薄”,力量越大,“稀薄”的程度越明显,力量一旦消失,它又恢复到原来的粘稠。在油田钻井、印染、涂料等方面都利用了膨润土泥浆的这种性质。

膨润土是带有过剩负电荷的胶体。大家知道,在豆浆中点入少许石膏或者卤水,豆浆便会凝聚而形成豆腐。膨润土也一样,如果将氧化镁“点入”膨润土胶体中,它也会发生凝聚。不过,我们不把它称为“土腐”而是称为“蒙脱石凝胶”。这种凝胶有什么用处呢?优良的蒙脱石凝胶可以用于牙膏,在医学中也很有用途。

膨润土具有离子交换的特性。最常见的交换阳离子有钙、钠、镁、钾、铝离子。它们可以被交换出来,也可以被交换进去。如果钠离子含量高,我们称之为钠基膨润土;如果钙离子高,我们称之为钙基膨润土;如果铝离子高,我们称之为酸性膨润土。利用交换性能,我们可以将钙基膨润土转化为钠基膨润土。如果用锂离子交换,便成为锂基膨润土,它是一种快离子导体,据说对电池的节能很有好处。

膨润土还具有吸附性。除了吸附水分外,还能吸附许多无机分子、有机分子和一些微生物,包括细菌及生物酶。基于它的优良吸附性,其应用领域十分广泛。

(赵其仁   供稿