四川三台钙蒙脱石的矿物学与有机化处理研究

对四川三台钙蒙脱石进行了矿物学和有机化处理研究。化学成分分析、晶体化学式与层间可交换阳离子数计算、X射线衍射分析和热分析都表明三台膨润土属钙基膨润土,属型为切托 Otay型。用十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵三种季铵盐阳离子表面活性剂对四川三台钙蒙脱石进行了有机化处理。结果表明,用十八烷基三甲基氯化铵处理的效果最好。

高压差热分析方法(HP-DTA)研究钙蒙脱石-氯化钙-水体系中的脱水作用(摘要)

在泥、页岩中广泛存在的蒙脱石族矿物，会使油气勘探和开采工作产生各种各样的问题，其中包括钻孔扩大和滑塌，或者发生岩基崩塌。在页岩压实和成岩过程中，蒙脱石族矿物的脱水作用彼认为是页岩中产生高压的机制。

高温下钙蒙脱石膨胀特性的分子动力学模拟

高温下蒙脱石的膨胀特性在核废料深部封存、二氧化碳封存及页岩气开发等应用中有着重要影响,但相关机理尚不明确.本工作使用分子动力学模拟为技术手段计算5 MPa和298—500 K等条件下,1.40—4.00 nm晶面间距(d)的一系列饱和钙蒙脱石的膨胀压力.以模拟所得的数值结果为依据,基于水化效应、双电层效应和离子关联效应等模型推演膨胀压力随温度与d的变化规律,并与相应的实验数据进行对比.模拟结果表明,当d较小时,因为高温会弱化水化力的强度,钙蒙脱石膨胀压力震荡的幅度降低,同时水化力作用的d的范围减小.当d较大时,因为高温强化离子关联效应,膨胀压力降低,同时双电层力的作用的d的范围增加.在较高温度和较大d时,膨胀压力为收缩力,阻碍膨胀.这些膨胀压力的变化规律与前期钠蒙脱石体系的研究类似.然而,通过对比两种蒙脱石体系的模拟结果,发现两种体系存在显著的差异—钙蒙脱石比钠蒙脱石更难膨胀到较大的d.此模拟结果与前人实验观测的结果相符.我们进一步将此差异归于钙蒙脱石的离子关联效应要远大于钠蒙脱石.有别于分子模拟中对于离子关联效应的精确描述,连续化的Poisson-Boltzmann方程因为忽略了离子关联效应,从而无法表达出与两种体系模拟结果都相吻合的膨胀压力变化规律.

钙蒙脱石脱水作用中压力影响因素的研究

在泥、页岩中广泛存在的蒙脱石族矿物,使油气勘探和开采工作产生了各种各样的问题,其中包括钻洞扩大和滑塌或者岩基崩塌.在页岩压实和成岩过程中,蒙脱石族矿物的脱水作用,被建议为是页岩中产生超压的机制.在地震带中,蒙脱石族矿物层间含水量强烈地影响到平移断层的稳定性.在放射性废物处理中人们广泛地采用蒙脱石作为回填料。蒙脱石族矿物的这些浅部地球化学行为,都同它在埋藏条件下层间水的稳定性密切有关。

埋藏条件下钙蒙脱石的脱水作用研究——Ⅰ.压力因素

本文在开放（Ｐ水〈Ｐ总）和封闭（Ｐ水＝Ｐ总）两种实验条件下，使用高压差热分析方法（ＨＰ－ＤＴＡ）在压力达８×１０＾７Ｐａ的范围内对钙蒙脱石（Ｃａ－ＳＷｙ）的脱水作用进行了详细的研究。深刻地认识到控制钙蒙脱石脱水作用的压力因素是水逸度，其脱水作用分两级进行；脱水温度随水压的增加而向高温区移动，两级脱水反应的吸热谷形态随着水压的增加发生变化。

埋藏条件下钙蒙脱石的脱水作用研究——Ⅱ.盐度因素

本文使用高压差热分析方法在压力达８×１０＾７Ｐａ的范围内，详细地研究了盐度对钙蒙脱石脱水作用的影响。同干体系相比，由于盐的加入，在相同压力下降低了盐体系中钙蒙脱石的脱水温度，其降低的量同盐的浓度成正比。实验数据证明，在一般的沉积盆地埋藏条件下，钙蒙脱石是不会发生简单的脱水作用，是稳定存在的。

钠基与钙基蒙脱石插层牛血清白蛋白的比较研究

蒙脱石负载蛋白质的研究为纳米复合材料开发、药物的负载与缓释等方面研究奠定基础。为了进一步分析蒙脱石不同结构对蛋白质插层蒙脱石的影响,作者根据离子交换的原理,研究了在不同pH值条件下,牛血清白蛋白(BSA)插层钠、钙基蒙脱石的插层效果。研究发现,在pH值低于等电点时,钙基蒙脱石(Ca-MMT)与钠基蒙脱石(Na-MMT)插层效果差异明显;相同pH值下,Na-MMT插入的蛋白质比例高。FT-IR和UV-vis分析都显示蒙脱石颗粒的存在改变了蛋白质的结构;UV-vis分析显示,由于蒙脱石表面助色基作用,共轭效应加强,上清液中的蛋白质214nm吸收峰,产生了明显的红移;氢键等的破坏则导致蛋白质部分螺旋结构消失而使蒙脱石层间缓释出来的蛋白质吸收峰发生明显的蓝移。Ca-MMT与Na-MMT对牛血清白蛋白结构变化的作用程度存在差别。

钙基蒙脱石对氟离子吸附及解吸实验

一般根据研究认为粘土中的氟以可交换态的形式存在,对环境中氟的迁移具有重要意义,可用1M MgCl2进行提取,但其有效性却未进行验证.在不同初始pH和初始质量浓度条件下,但用钙基蒙脱石进行氟吸附.实验表明:钙基蒙脱石对氟的吸附与初始pH呈负相关关系,而与溶液初始质量浓度呈正相关关系.同时用MgCl2对粘土吸附的氟进行解吸,其解吸率在0%～30%之间,低初始氟质量浓度(<20 mg/L)时氟主要交换蒙脱石中的OH2基团,中初始氟质量浓度(20 mg/L^100 mg/L)时氟主要交换蒙脱石中的OH基团而与Al结合,高初始氟质量浓度(>100mg/L)时氟主要是与层间Ca结合,由于Al结合态氟稳定性最强,导致用1M MgCl2解吸粘土吸附的氟时中等初始质量浓度氟的解吸率最低.

铜离子在钙基蒙脱石上的吸附解吸行为

吸附去除水溶液中重金属离子是废水处理研究最主要内容之一,而它的工业应用受限于吸附剂的解吸效率。利用动力学及Langmuir等温模型研究了铜离子在钙基蒙脱石上的吸附解吸行为。结果表明:吸附容量和去除率主要受铜离子初始浓度及溶液pH值的影响,当初始浓度为40.84 mg/L且pH>6时,99%的铜离子可被蒙脱石吸附去除。吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir等温模型,线性相关性均在99%以上,吸附容量的实验值与Langmuir模型计算值相吻合。吸附的铜离子很容易在高浓度的氯化钠溶液中解吸出来,解吸率可达90%。连续4次吸附解吸后蒙脱石仍保持较强的吸附能力,且每次解吸后因层间为更易交换的钠离子,使前两次再生的蒙脱石吸附容量高于首次钙基蒙脱石的吸附容量。利用XRD对吸附及解吸前后的蒙脱石进行表征,结果与上述实验一致。

高浓度氯化钠循环传质钠化钙基蒙脱石

采用氯化钠为钠钙交换剂，在其浓度较高情况下通过循环传质交换钙基蒙脱石层间钙离子达到钠化目的。研究了钠钙交换过程中影响蒙脱石可交换钠ENa^＋的因素，确定了交换条件：氯化钠最小浓度CNaCl为3％；矿浆浓度在高盐强电解质中可提高到25％；钠钙交换时间大于45min，包括15min以上的搅拌时间；将蒙脱石加入到配制好的盐溶液中将显著提高钠化效率。在以上条件下得到的钠基蒙脱石碱性系数均大于1，吸水膨胀优良，膨胀容为原土的6-9倍。建立了母液循环次数与氯化钠初始浓度、钙基蒙脱石使用量以及其层间可交换钙E1／2Ca^2＋的数学模型。

钙基蒙脱石对聚苯乙烯纳米复合材料阻燃性能的影响

钙基蒙脱石(Ca MMT)是自然界存在的主要蒙脱石形态。分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)对Ca MMT进行插层改性,制备了有机钙基蒙脱石(Ca OMT)。采用熔融共混法制备了聚苯乙烯(PS)/Ca OMT纳米复合材料。通过X射线衍射法评估了Ca MMT的改性效果;采用热重法和锥型量热法研究了复合材料的热稳定性和燃烧过程中的释放速率、生烟速率以及CO释放速率等阻燃性能。研究表明,CTAB和DDAB均可对Ca MMT有效插层改性,其中,DDAB改性的Ca MMT对PS的阻燃性能提高较大。与纯PS相比,PS/Ca OMT纳米复合材料的相对最大热释放速率可降低42.9%,生烟速率可降低7.5%,CO释放率可降低16%。

钙基蒙脱石对尿素缓释作用的试验研究

采用一定的方法可使尿素进入蒙脱石层间，形成蒙脱石－尿素夹层复合体,在一定范围内，随着尿素夹入量的增加，复合体的晶面间距逐渐增大,复合体被置于土壤后尿素分子从中缓慢释放,蒙脱石－尿素夹层复合作在尿素的不断释放过程中，其扩大后的晶面间距值逐渐减小并趋向于恢复到夹层作用前蒙脱石的晶面间距值.

钙基蒙脱石、天然沸石对废水中Cu^(2+)的吸附研究

通过实验研究钙基蒙脱石和天然沸石对水中Cu^(2+)的吸附,探讨了溶液pH值、初始浓度、投加量、温度、时间、粒度等不同因素对去除率影响.结果表明,在酸性条件下,溶液初始pH越高则Cu^(2+)去除率越高;H+相对Cu^(2+)的竞争吸附行为可以使吸附后溶液pH上升,甚至在低浓度的Cu^(2+)溶液中pH上升为碱性.2种矿物对Cu^(2+)的吸附等温线均为L型,表明吸附行为主要是单分子层吸附.在初始浓度10～160mg/L范围内,天然沸石对10mg/LCu^(2+)溶液去除率最优,达96.86%,且优于钙基蒙脱石;而钙基蒙脱石对10～100mg/L溶液去除率达93%以上,对60mg/L溶液去除率最高,达98.21%.天然沸石的投加量越高去除率越高,与其能维持较低的平衡浓度有关,而钙基蒙脱石则存在最佳投加量.

钙基、钙钠基蒙脱石与亚甲基蓝反应的研究

以浓度、PH和时间为因子研究了浙江横潭、仇山和广西宁明蒙脱石与亚甲基兰（MB）的反应。研究表明，MB_+聚集于矿物内外表面，并产生二聚物（MB）_2。，陈化时间延长，出现游离MB_+、三聚物（MB）_3。和高聚物、MBH_2+。氢氧化钠对钙基蒙脱石改性作用较大，增强蒙脱石的吸附活性。

低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体吸附磷和氟的实验研究

将提纯的钙蒙脱石与羟基铁离子溶液作用,制备了低聚合羟基铁-蒙脱石复合体。在实际土壤的酸度(pH=4～8)和温度(t=34～50℃)条件下,进行了低聚合羟基铁-蒙脱石复合体吸附P和F的实验,探讨了复合体的P和F吸附能力与pH值、温度、吸附时间、P和F的初始浓度、离子强度间的关系,并与蒙脱石和含水氧化铁的P和F吸附行为进行了对比。研究表明,在实验条件下,低聚合羟基铁-蒙脱石复合体对磷具有明显的亲合力,对氟的亲合力较低,只略高于蒙脱石原样。低聚合羟基铁-蒙脱石复合体对P和F的吸附,特别是对磷的吸附行为对该元素在土壤中的迁移过程有重要影响,成果对土壤学和环境学研究有参考价值。

两株土壤菌与蒙脱石相互作用的实验研究

微生物-矿物相互作用普遍存在于自然界中.本文主要目的是探讨两株土壤菌与蒙脱石相互作用过程.选取了土壤中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌各1株,分别与钙蒙脱石相互作用.在实验中,对葡萄糖消耗率、pH值随时间的变化趋势进行分析,发现蒙脱石对两株土壤菌的生长有一定的缓冲促进作用.XRD分析结果表明,蒙脱石在与土壤菌作用后,矿物晶体结构发现变化,层间距增大,C轴方向堆垛有序程序降低;FTIR分析结果表明,蒙脱石与土壤菌作用后,不仅出现了来自土壤菌的新峰,而且粘土矿物结构基团分子环境也发生改变,说明土壤菌在生长代谢产物进入蒙脱石矿物层间域内,使得蒙脱石底面间距增大.对比两株土壤菌对蒙脱石的作用效果可知,革兰氏阳性菌起着主导作用.希望此研究能够为微生物-矿物相互作用各项机理研究探讨提供新线索.

辽宁阜新低品位钙基膨润土的改性研究

我国膨润土资源丰富,储量占世界第二位。随着膨润土在化工、陶瓷等领域的应用,需要对钙基膨润土进行改性以拓展新的应用领域。辽宁省阜新北窝棚膨润土矿床是新近发现的风化残积型矿床,产于侏罗纪火山岩中。矿体似层状或透镜状。矿石中蒙脱石含量约为40%-50%。

用邯郸膨润土制备Al/Cr、Al/Fe柱撑蒙脱石

用邯郸地区膨润土提纯出的钙蒙脱石和人工改性的钠蒙脱石分别成功地制备出Al/Cr、Al/Fe柱撑蒙脱石 ,利用XRD对柱撑蒙脱石的层间域进行了分析。还分析了Al:Cr、Al:Fe和OH/Cr+Al比率对合成柱撑蒙脱石的影响。探讨了聚合离子的水解程度 ,蒙脱石的层间离子影响柱撑蒙脱石合成的机理。

蒙脱石对黏性土分散性的影响

蒙脱石是土体中最常见的黏土矿物之一,具有很强的亲水性,对土体的水稳性、分散性等工程性质有极大的影响。采用悬液稳定性试验、碎块试验和针孔试验,通过在土体中掺入不同种类和含量的蒙脱石膨润土,研究蒙脱石对土体水稳性、分散性的影响。结果表明:随着土体中钠基蒙脱石膨润土掺量的增加,土体的分散性增强,水稳性降低;钙基蒙脱石的表现与钠基蒙脱石相反,随着土体中钙基蒙脱石膨润土掺量的增加,土体的分散性降低,水稳性增强。研究表明,钠离子是黏性土产生分散性必不可少的因素;蒙脱石的种类不同对黏性土的分散性影响不同,钠基蒙脱石可促进土体的分散性,钙基蒙脱石能抑制土体的分散性。

由钙钠基膨润土合成Ti-PILCs的研究

以湖南某地钙钠基膨润土为原料 ,经提纯钠化处理后 ,直接以TiCl4为钛源 ,采取水解法制备了钛交联蒙脱石纳米复合材料(Ti PILCs) ;并对蒙脱石悬浮液浓度、Ti土比、交联反应温度和交联剂老化时间等合成条件进行了讨论 ;XRD检测表明 :采用水解法可以将层间距为 1.5 7nm的钙钠基蒙脱石制备成为大孔结构的钛交联蒙脱石纳米复合材料 ,当蒙脱石悬浮液质量浓度为 0 .5 % ,交联温度为 2 0℃ ,交联剂老化时间为 4h ,Ti/土 =15mmol/g ,pH =1.10时 ,可得到d0 0 1值为 2 .92nm大孔结构的Ti PILC ,且比表面可达2 66m2 /g。