等离子体引发原位聚合制备凹凸棒土聚苯乙烯纳米复合物
等离子体引发原位聚合制备
凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物
Ξ
杨利营ΞΞ, 盛 京ΞΞΞ, 王雪梅, 宋仁峰, 沈宁祥
(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)
摘 要: 用阳离子表面活性剂处理凹凸棒土(Attapulgite ),通过超声分散的方法将其均匀分散到苯乙烯单体
中,并采用等离子体引发的方法制备出凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物。通过透射电子显微镜(TEM )和X 2射线衍射(XRD )观察了凹凸棒土及其纳米复合物的微观结构。对复合物的GPC 测试表明,采用等离子体引发
聚合反应可以显著提高树脂的分子量。XRD 结果表明聚苯乙烯不是嵌入到凹凸棒土的层间,而是通过离子
吸附接枝在凹凸棒土的棒状晶束上。
关键词: 凹凸棒土;等离子体引发聚合;苯乙烯;纳米复合物;超声;原位聚合
中图分类号: TB33 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2002)03-0245-06聚合物/无机纳米复合物是目前纳米材料研究中的热点。但是由于无机纳米粒子表面能高,在聚合体系中不易分散,人们通常采用具有纳米层间距的片晶结构无机矿物(如蒙脱土),通过聚合时的热效应来撑开片晶达到蒙脱土的纳米级分散,制得所谓的聚合物/层状无机纳米复合物。目前,聚合物/蒙脱土
纳米复合物的研究已经日趋成熟,在日本已经工业化〔1〕。凹凸棒土在矿物学上隶属于海泡石族,与蒙
脱土组成、结构类似,是一种具有纤维状结构的水合镁铝硅酸盐。但由于受自身亲水性及传统生产工艺的局限,通常凹凸棒土产品粒径大,与聚合物复合往往只能起到填充增量作用,不能充当发挥其应有的
作用〔2-3〕。王一中〔4〕等采用原位聚合法考察了凹凸棒土在尼龙6中的微观结构,发现凹凸棒土以纳米尺度分散,复合物的性能有很大提高,但聚合物的分子量偏低。由于凹凸棒土表面存在着lewis 酸〔5〕,直接进行原位聚合只能得到低聚物〔6〕。为了避免低聚物的形成,本文采用阳离子表面活性剂处理凹凸棒土,以增加其与有机单体的亲合力。然后通过超声分散的方法将其均匀分散到苯乙烯中,最后采用等离子体引发聚合(等离子体引发聚合是一种不需要外加引发剂的聚合方法,其产物为线性大分子,分子
量可超过1.0×107,具有较窄的分子量分布。),得到凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物。并且通过透射电镜(TEM )和X -射线衍射(XRD )观察了凹凸棒土在纳米复合物中的分散程度及微观结构。
1 实验部分
1.1 药品和材料
苯乙烯:天津市化学试剂一厂,分析纯,用w =0.10的NaOH 水溶液洗涤除去阻聚剂,减压蒸馏,加入CaH 2除去水分,脱气,置于干燥器中备用。十六烷基三甲基溴化铵:化学纯,湖南湘中化学试剂开发中心生产。凹凸棒土:江苏盱眙鸿庆凹土有限公司生产,阳离子交换容量(CEC )为20 meq/100g 。甲烷:纯度>99.9%,北京分析仪器厂。69C9型射频等离子体发生器:天津大学切焊设备技术公司生产,频率为13.56 MHz 。CFS -80X 超声波发生器:上海中原电器厂生产。
Vol.152002年9月 功 能 高 分 子 学 报Journal of Functional Polymers No.3Sep.2002
ΞΞΞΞΞΞ通讯联系人
作者简介:杨利营(1973-),男,河北辛集市人,博士研究生。研究方向:等离子体合成新型功能高分子材料。Email :ylylcy @ey 2
https://www.wendangku.net/doc/6f17982333.html,
收稿日期:2001-09-18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20074024)
1.2 试验过程
1.2.1 凹凸棒土的表面改性 凹凸棒土经搅拌分散到十六烷基三甲基溴化铵溶液中,超声分散24 h ,过滤,用去离子水洗涤至AgNO 3检测无Br -,烘干,粉碎。在105 ℃下真空干燥至恒重备用。
1.2.2 复合物的制备 将处理过的有机凹凸棒土分散于苯乙烯单体中,超声分散8 h ,采用甲烷等离子体引发一定时间后,升温至135 ℃,恒温反应一定时间。用95%乙醇析出聚合产物。得到的聚合物用50 mL 乙醇洗涤两次,过滤。经70 ℃真空干燥8 h 后称重,计算单体转化率及分子量。在平行试验条件下作热引发聚合反应对比实验。
1.3 分析测试
所得聚合物用乌氏粘度计测定特性粘度[η],以一点法计算粘均分子量M η([η]=1.7×10-2M 0.69η)(溶剂:甲苯;T =(25±0.1) ℃;d e =0.30～0.49 mm )。采用Nicole F T 2IR 05对凹凸棒土和树脂作F TIR 分析,K Br 压片。用J EOL 100CX (J EM )透射电子显微镜观察样品的微观相态结构。用XL30型环境扫描电子显微镜(E 2SEM )观察凹凸棒土的显微结构。采用日本理学Rigaku D/MAX 2500型X 2射线衍射仪进行连续计谱扫描,Cu K α辐射,后单色器,管电压40 kV ,管电流100 mA ,扫描速率2 °/min ,扫描范围3°～50°。用Waters 150C 凝胶渗透色谱(GPC )测定聚合物的分子量及其分布。测
试条件:以单分散的聚苯乙烯标样(styrage1105?103?500
A )作普适校样,THF 为流动相,柱温25 ℃,流速为1 mL/min ,检测器为示差折射仪。
2 结果与讨论
2.1 凹凸棒土的结构及表面活性剂对凹凸棒土的改性
凹凸棒土是一种天然硅酸盐矿物,其典型化学式为Si 8Mg 5O 20(OH )2(OH 2)4?4H 2O 。1940年
Fig.1 Proposed ideal structure for atta 2pulgite projected onto 001Bradley 〔7〕首先阐明了它的结构(如图1所示)。
它是一种具有纤维状或链状结构的水合镁铝硅酸盐,其结构可
分为三层。上下两层是硅氧四面体结构,中间是一层Mg -O -八面
体。这些结构单元按方格形式交错排列,构成c 轴方向的双链状、沿
a 、
b 轴方向的层状结构。由于结构中存在晶格置换,故晶体中含有
不定量的Na +、Ca 2+、Fe 3+、Al 3+。凹凸棒土的显微结构包括三个层
次:①凹凸棒土的基本结构单元-棒晶。棒晶呈针状,长约1
μm ,直径0.01 μm ,与棒平行的沟槽宽约5×10-4
μm ,棒长与直径因产地而异。因此,按照目前关于纳米粒子的分类,棒晶是一种一维纳
米材料。②由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束。③由晶束(包括棒
晶)间相互聚集而形成的各种聚集体〔8〕(粒径0.01～0.1 mm ),如
图2所示。由图2可以看出它是由一些细小的纤维状和球形颗粒组成。图3是经过超声分散后用滴膜法制备的凹凸棒土的透射电镜照片。由于凹凸棒土的独特的结构特点,使得它不具有像蒙脱土那样的三层片状结构,因而不能发生插层反应。另外,由于凹凸棒土的阳离子交换容量CEC 值较小,这说明棒晶之间的聚集力是一种较微弱的物理吸附力,不同于蒙脱土粘土纳米单晶层之间的强大的离子键作用,这就为通过超声分散的方法合成凹凸棒土/聚合物纳米复合物提供了理论上的可行性。超声波作为一种特殊的能量作用形式,与热能、光能、离子辐射能有明显的区
别〔9〕。超声波引起的空化包括:气泡的形成、成长和崩溃。形成的气泡在几微秒之内突然崩溃,由此可以产生局部的高温高压。利用超声的空化作用以及在溶液中形成的冲击波和微射流,可以导致分子间的强烈的相互碰撞和聚集,对于液固相体系中起到了很好的冲击作用。这些碰撞具有足够的能量,产生强大的剪切作用,可以快速的将凹凸棒土的棒状晶束或晶束的聚集体打碎,从而达到均匀分散的目的。
由于凹凸棒土中存在着大量吸附的亲水性无机阳离子,使得实际凹凸棒土表面通常存在着一层薄?642?杨利营, 盛 京, 王雪梅, 宋仁峰, 沈宁祥
的水膜,因而不能有效的与有机单体相混合。并且由于凹凸棒土表面存在着Lewis 酸,如果直接将凹凸
棒土加入到苯乙烯单体中,结果只能形成低聚物,分子量在9 500左右〔6〕。Solomon 指出〔6〕,凹凸棒土
Lewis 酸的产生要经过加热活化,失去结构水从而形成三角形铝,可以用下式表示
:
因此,直接原位聚合无法合成高分子量的复合物,必须经过表面改性。采用季铵盐有机阳离子表面活性剂改性凹凸棒土,通过离子交换作用可以把凹凸棒土棒晶间隙吸附的亲水性无机阳离子置换出来,使其成为疏水性有机粘土矿物,可以大大增加凹凸棒土与苯乙烯单体的亲合力。从而显著提高分子量
。
2.2 原位聚合制备凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物
改性后的凹凸棒土,采用等离子体引发和热引发均可以制备凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物。但采用等离子体引发聚合制备的纳米复合物的分子量要高于热聚合制备的复合物的分子量。表1中GPC 数据表明采用等离子体引发合成的复合物的M n =1.13×105;M w =2.05×105;分子量分布为1.81。反应条件如放电功率和反应温度对复合物的分子量及单体的转化率也有较大的影响(见图4和5)。随着放电功率的增加,单体转化率呈峰值变化。分子量随着放电功率的增加逐渐降低;随着反应温度的增加分子量呈下降趋势,这符合自由基反应的规律
。?
742?等离子体引发原位聚合制备凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物
Table 1 E ffect of different initiation on conversion and molecular weight of styrene
Type of
initiation
110 ℃M ηa )(×10-5)Conv (%)120 ℃M ηa )(×10-5)Conv (%)125 ℃M ηa )(×10-5)Conv (%)130 ℃M ηa )(×10-5)Conv (%)135 ℃M ηa )(×10-5)Conv (%)Plasma b )
1.5345.2 1.2249.0 1.5254.5 1.4178.2 1.3478.3Thermal c ) 1.2151.20.6876.5 1.1974.0 1.1277.6 1.08
79.9 a ) M ηrepresents the molecular weight of polymer determined from intrinsic viscosity measurements of toluene solutions at 25 ℃employ 2
ing the relationship [η]=1.7×10-2M 0.69η〔10〕.
b ): Plasma 2initiation conditions :time =3 h ;amount of attapulgite =540 mg ;styrene :20 mL ;discharge power =60 W ;dis 2
charge time =0.5 h.
c ): Thermal 2initiation conditions :time =3 h ;amount of attapulgite =540 mg ;styrene :20 mL.
2.3 复合物的FTIR 谱图利用长链季铵盐有机阳离子改性前后的凹凸棒土的红外光谱如图
6所示。
Fig.6 FTIR of samples.(a )natural attapulgite ;(b )organophilic attapulgite ;(c )nanocomposites.
其中曲线a 为原土,1 450 cm -1为Lewis 酸的吸收峰。曲线b 为改性后的凹凸土,曲线c 为复合物。由图可见:改性后的凹凸棒土在3 940 cm -1处为N 原子上甲基的伸缩振动,在2 850 cm -1和2 919 cm -1处为CH 非对称伸缩振动。1 480 cm -1处为CH 的变形振动。改性后出现了季铵盐以及烷基的特征吸收峰,这说明在凹凸土的表面已经结合了有机基团,实现了凹凸土的有机改性。
2.4 XR D 分析
图7是原土、有机改性凹凸棒土、PS/凹凸棒土纳米复合物的XRD 谱图。从图可见,原土和有机改性凹凸棒土的X 射线衍射角并没有明显的差别。这说明没有插层反应发生,与理论预计的相一致。在
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PS/凹凸棒土纳米复合物粉末中,凹凸棒土的尖锐衍射峰已经消失,仅在2θ=19.2°处存在SiO 2残存的衍射峰,表明凹凸棒土的棒状晶束在聚合过程中被破坏,棒晶被均匀的分散到基体中
。
Fig.7 XRD patterns of natural attapulgite ,organophilic attapulgite ,and the corre 2
sponding nanocomposites
2.5 TEM 研究复合物的微观相态结构
图8是凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物的的TEM 照片。其中a 为未改性原土直接等离子体引发聚合,b 为用长链季铵盐有机阳离子改性后未采用超声处理的聚合产物,而c 为改性后用超声分散处理,再经等离子体引发聚合。图c 中黑色暗区是凹凸棒土的初级粒子,白色亮区是聚合物基体。由图可见,黑色暗区以任意方向分散,表明在聚合过程中,凹凸棒土以纳米针状纤维分散在聚苯乙烯基体中。从电镜照片可以估算出纤维长度为500～1 500 nm ,直径约20 nm 。说明我们得到的产物为凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物
。这说明通过长链季铵盐有机阳离子改性后,可以大大增加凹凸棒土与苯乙烯单体的亲合力;再经过超声分散就可以形成分散良好的纳米复合物。TEM 照片表明凹凸棒土通过超声波振荡就能达到纳米分散。这证明凹凸棒土原生粒子间的聚集力是一种较弱的物理吸引力,不同于粘土纳米单晶层间强大的离子键作用。而在图a 原土/聚苯乙烯复合物中,凹凸棒土分散并不均匀。绝大多数以团聚体形式存在。在图b 中,季铵盐有机阳离子改性后未采用超声处理的聚合物,虽然有部分棒晶分散在聚苯乙烯的基体中,但仍然有很明显的团聚。
Fig.8 TEM micrographs of composites attapulgite/polystyrene (a )natural attapulgite in 2situ polymerization ,without ultrasound dispersion
(b )organophilic attapulgite in 2situ polymerization ,without ultrasound dispersion (c )nanocomposites (3mass %).
3 结论
凹凸棒土经长链季铵盐有机阳离子改性后,可以大大增加凹凸棒土与苯乙烯单体的亲合力;再经过超声分散就可以良好的分散,通过原位聚合可以合成纳米级复合物。利用等离子体引发的方法,与直接
?
942?等离子体引发原位聚合制备凹凸棒土/聚苯乙烯纳米复合物
热聚合相比可以显著提高聚合物的相对分子量。但聚苯乙烯不是嵌入到凹凸棒土的层间,而是通过离子吸附接枝在凹凸棒土的棒晶或棒晶束上。
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Study on the Preparation of Attapulgite/PS N anocomposites via In 2situ Polymerization
YAN G Li 2ying , SHEN G Jing , WAN G Xue 2mei , SON G Ren 2feng , SHEN Ning 2xiang
(School of Material Science and Engineering ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China )
Abstract : The composite of attapulgite and polystyrene was prepared via plasma 2induced in 2situ polymerization.The atta 2pulgite particles were firstly modified by cationic surfactants ,then treated by ultrasound.The effect of reactive tem perature and input power on monomer conversion and molecular weight were also discussed.This method was com pared with in 2situ thermal polymerization.The morphology ,structure of ultrasound treated atta pulgite were characterized by means of TEM ,XRD ,and FTIR ,and the corres ponding nanocomposites were investigated by TEM ,FTIR ,XRD ,and GPC.It was found that the atta 2pulgite crystal needles are well dis persed after treatment with ultrasound.Adding of cationic surfactants could minimize the ag 2glomeration of the particles.Contrasting experiments revealed that plasma 2induced polymerization can raise the molecular weight of the composite ,avoiding the formation of very 2low molecular weight polymer as reported in reference.XRD results show that PS is not intercalated into attapulgite ,but grafted on the crystal needles through ion bonding.
K ey w ords : attapulgite ;plasma 2induced polymerization ;nanocomposites ;in 2situ polymerization ;styrene ;ultrasound
?052?杨利营, 盛 京, 王雪梅, 宋仁峰, 沈宁祥
凹凸棒土的应用与研究
1 食品行业 凹凸棒石粘土本身无毒，价格低廉且使用效率高，是一种优良的脱色剂，能截留或吸附带色物质和杂质。使用凹凸棒石粘土可替代当前的活性炭和活性白土，用于植物油、动物油脂、明胶等粘稠度较高的产品脱色和精制。用盐酸活化后的凹凸棒石粘土对菜油、豆油等食用油的脱色能力可提高2倍以上。脱色净化的色拉油，酸价较低，可省去脱水工序。过滤后的滤饼（植物油、动物脂等）可以再生利用，不污染环境。 凹凸棒石粘土也可用作糖浆、蔗汁、甜菜汁、低浊度天然水、矿泉水、以及啤酒、麦芽汁、果汁、葡萄酒、果酒等饮料的过滤剂和澄清剂，它既能脱色，又能清除其中的微生物及其他杂质（如果汁、葡萄酒中的农药）。其还具有特殊专一的吸附性，能吸附植物油中强致癌物质—黄曲霉毒素并且使用十分简便，无需改变原有生产工艺。 2 农业 利用凹凸棒土比表面积大、吸附力强、粘结性好和密度低的特点，可作颗粒农药造粒剂，不仅可以提高颗粒肥料成粒率，增强复混肥的造粒速度，而且造粒强度高，不结块，不返潮，颗粒均匀，表面光滑，色泽度好；利用凹凸棒土生产的农药在土壤中释放缓慢，可以延长药效，粒状和粉状凹凸棒石粘土已广泛用作杀虫剂、杀菌剂、除草剂等的载体。用酸处理过的凹凸棒石粘土能有效地防止硝酸铵、硫酸铵、尿素等氮肥中的氨的损失，具有固氨作用，可减少肥料流失，延缓养分的释放期，提高肥料利用率，改良土壤活性；利用凹凸棒土的阳离子交换能力，使其在土壤中起到保水，调节PH值的作用，并可为植物提供一定的微量元素，促进植物生长。利用它的悬浮性、增稠性可用作粉剂农药、液体农药的悬浮剂、增稠剂，便于飞机大面积喷洒。 凹凸棒土承载性能好，酸碱度适中，粒度均匀，土中汞、铅、砷等有毒元素分别低于国家标准，可替代玉米粉作为饲料添加剂使用，可以节约粮食，降低饲料成本，提供动物必须的微量元素，并可防止动物拉稀，同时能改善饲养场环境。另外，凹凸棒土中含有鱼类生长必需的多种微量元素，作为添加剂应用在鱼类颗粒配合饵料的生产中，可以减少无机盐用量，部分取代常用的粘结剂，而且制成的颗粒饵料有良好的漂浮性和粘结性，符合鱼类颗粒饵料的质量要求。 3 轻工业 凹凸棒土具有链层状结构，不同于蒙脱土等层状硅酸盐，这种特殊的结构使它具有一些特殊的性能。但由于受自身亲水性及传统生产工艺的局限，通常凹凸棒土产品粒径大，与聚合物复合往往只能起到填充增量作用，不能发挥其应有的作用。通过机械剪切力可以将凹凸棒土以纳米尺度分散到橡胶中，复合物的性能有很大提高。将凹凸棒土以纳米尺度填充到塑料制品中将会使材料的性能得以提高，而且还有望得到具有特殊性能如优异的光学性能的纳米复合材料。 凹凸棒土经硅烷偶联剂处理后填充PP的综合性能优于填充CaCO3的PP材料，经理化处理制得的填充剂可完全替代轻质CaCO3、部分替代炭黑并降低了成本。经有机化合物表面改性后的凹凸棒土可用作弹性体和聚氨酯泡沫等的增强活性填料，用在泡沫中还能改善其压缩性，增加其体积。以凹凸棒土为填充剂的人造革产品质量高于国家标准，同时可以减少发泡剂、流平剂的用量，从而降低生产成本。凹凸棒土作为聚氨酯填充剂的情况国外也有类似的报道。 凹凸棒土经过镍、铁、锌、钡、钙等二价金属盐溶液处理，在印刷行业中可用作无碳纸；凹凸棒土具有符合印染、编织要求的良好化学稳定性，在较高的温度下，无絮凝、变稀、发霉、变质、发酵现象，可用于活性染料印花的增稠剂。 4 建材业 近几年，凹凸棒土的应用范围扩大到建材和装饰材料上，利用其吸附力大，具有很大
凹凸棒土简介
凹凸棒土简介 一．名称 正式名：凹凸棒土。 别名：坡缕石、坡缕缟石。 俗名：凹土、漂白土、白土、山软木。 号称：千土之王、万用之土。 归类：非金属稀有矿物质 二．分布及储量 凹凸棒石矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非、澳大利亚、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英国、俄罗斯（Irkutsk ,伊尔库茨克）、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、乌克兰、亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、尼日尔等20余国。
(数据来源：2009年11月经济参考报) 1982年中国江苏盱眙县发现凹土，之后相继在全国另14个省区发现凹土矿。盱眙地区探明储量在6700万吨以上，分布在32个矿山,但仅可供35年左右消耗量。凹土粘土(凹土粘土品质低于凹土)储量5亿吨以上，居世界首位，可供350年以上消耗。(数据来源：盱眙县凹凸 棒土资源综合利用支柱产业建设“十一五”规划纲要) (数据来源：2009年11月经济参考报) 盱眙地区的矿石储量占全国的74%和全球的50%。 0.511.5 22.5全球总量 国外20余国 中国盱眙(Xū Yí) 中国另14个省区 2009年全球凹土储量(亿吨) 国外20余国 59% 中国盱眙30% 中国另14个省区 11% 全球凹土分布
三．2004年全球产量 (数据来源：盱眙县凹凸棒土资源综合利用支柱产业建设“十一五”规划纲要) 2004年，盱眙县凹土产量18万吨，占全国凹土总产量的72%，占世界的18%。 四．用途 凹土最主要特性是：强吸附性。类似活性炭。用途有2000种以上，例如：市面上出售的色拉油，在生产中，要在原油中加入凹土，过滤掉黄曲霉素等有害成分和杂质；医院在制氧中，需要加入凹土，吸附氮氧分离时产生的水汽；在高档宾馆的中空窗户四边，要填上凹土，窗户不会因为内外温差而起雾；在石油钻探中，填充了凹土的输油管道像血液一样循环往复，让原油不会“心肌梗死”；凹土甚至被用进了面膜、洗发水、牙膏……加入了凹土的面膜，很快的让人产生“拉皮”的感觉；加入了凹土的洗发水，泡沫极其细腻极易清洗；加入了凹土的牙膏，不像现在加滑石粉的牙膏，会给牙釉质带来伤害；加入凹土的冰袋在零下４０度时仍
凹凸棒石黏土简介
凹凸棒石黏土简介 凹凸棒石黏土是指以凹凸棒石（Attapulgite）为主要组成成分的一种黏土矿物，凹凸棒石在矿物学分类上隶属于海泡石族，为一种晶质水合镁铝硅酸矿物。1862年俄国学者隆夫钦科夫最早于乌拉乐矿区的热液蚀变产物中发现了这一矿物，并将其命名为坡缕（Palygorskite）.法国学者拉巴朗特（https://www.wendangku.net/doc/6f17982333.html,porent）于1935年又在美国佐治亚州凹凸堡（Attapulays）和法国莫摩隆（Mormoriron）沉积岩中发现了此种矿物，并命名为凹凸棒石（Attapulgite）。习惯上人们将沉积成因的呈土状者称为凹凸棒石，将热液成因的呈绒状，纤维状的称作坡缕石。具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状、纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、搞盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力，Bradley(1942年)提出了凹凸棒石理想晶体化学式：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4?4H2O。 凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮遇电解质不絮凝沉淀。 一、名称：凹凸棒石黏土，又名坡缕缟石、山软木、漂白土和白土等。 二、理想结构式： Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4?4H2O 三、氧化物组成： 四、矿物组成：
凹凸棒土改性的研究进展
凹凸棒土改性的研究进展 摘要：本文介绍了凹凸棒土的特性，国内外对其改性的方法，分析了凹凸棒土的应用前景。 关键词:凹凸棒土，改性，进展 一．前言 凹凸棒石又称坡缕石, 是具有独特层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物[1] , 浅白色, 在矿物学上隶属于海泡石族, 具有较大的比表面积和较强的吸附性能。我国江苏、安徽、山东、辽宁等地发现和探明许多的凹凸棒石矿点, 其中江苏盱眙矿点产量居首位, 储量高达2. 72×108 t, 占全球凹凸棒石总储量的近50 %。凹凸棒土其广泛的应用价值使其在粘土矿物学、材料科学、物理化学、土壤科学、环境工程中受到广泛重视。 美国早在20 世纪40 年代就已经开采应用凹凸棒土[2 ] 。我国对凹凸棒土的研究起步较晚,与发达国家相比还有很大的差距,且资源利用率底,使用范围小,产品开发的多样化、系列化程度差。目前,我国生产的粘土产品主要应用于无机化工、建材工业、农业食用油加工等较低端的领域,初级加工产品和低附加值产品比例较高,造成优质原料往往不能用于生产或无法大量生产高档产品。 我国凹凸棒土储量的绝对数和总资源量完全能满足近期工业生产的需求,与世界各国相比具有较明显的优势[3 ] 。但是天然凹凸棒土杂质含量多,削弱了凹凸棒土原有的性能,使用时有一定的局限性,故改性成为国内外研究的课题。 二．凹凸棒土的改性研究 凹凸棒土原矿石含有大量的杂质,如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等,影响着凹凸土的使用性能,需要经过提纯和改性处理才能提高凹凸棒土的使用效果。对凹凸棒土进行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质,或者提高其多种性能。 酸改性是一种方法。凹凸棒土的比表面积会随着酸含量的增加、改性时间的延长而增大。如果酸浓度过大,凹凸棒土中八面体阳离子近乎于完全溶解,四面体结构失去支撑引起结构塌陷,会引起比表面积下降[4 ] 。凹凸棒土改性为了满足不同的生产需求,应考虑实际成本等问题。 王红艳等[4-5 ]分别用硫酸、盐酸和硝酸对凹凸棒土进行改性处理。由于凹凸棒中八面体出现不均匀、不连续溶解以及局部四面体硅的溶蚀等因素,凹凸棒土孔道开放和直径扩大, 比表面积增加, 对重金属离子的吸附能力增加。实验
凹凸棒石性质与相关用途论文
凹凸棒石性质与相关用途 摘要：凹凸棒石是一种以凹凸棒石喂为主要成分的粘土矿物，对凹凸棒石的组成、结构及特性进行了介绍、并详细介绍了其在食品、农业、轻工业等行业中的应用研究进展。 关键词凹凸棒石性能应用建材业 Abstract：Attapulgite is a kind of attapulgite feed as the main components of the clay minerals, the attapulgite composition, structure and characteristics were introduced, and introduced its in food, agriculture, light industry and other industries in the application and research progress of. Key word Attapulgite Performance Application Building materials industry 一凹凸棒石的性质与结构 凹凸棒石（Attapulgite）又名坡缕石或坡缕缟石（Palygorskite），是指以凹凸棒石（attapulgite ）为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石在矿物学分类上隶属于海泡石族，为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物。 颜色：凹凸棒石粘土（别称凹土、漂白土、白土、山软木等）具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能，具有广泛的应用领域，有“千土之王”、“万用之土”等美誉。 结构特性：具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，Bradley(1942)提出了凹凸棒石理想晶体化学式：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。 在电镜下的图片
凹凸棒土介绍
凹凸棒土介绍凹凸棒石（Attapulgite） 又称坡缕石（Palygorskite）或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道横断面约3.7*6.3A°。通道中充填沸石水和结晶水，见凹凸棒石粘土晶体结构图。 凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石（attapulgite ）为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格臵换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4〃4H2O。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。 凹凸棒石形态呈毛发状或纤维状，通常为毛毯状或土状集合体。莫氏硬度2—3，加热到700～800°C，硬度>5。比重为2.05～2.32。 由于凹凸棒石独特的晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有：阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性，大的比表面积（9.6～36m2/g）以及胶质价和膨胀容。这些物化性能与蒙脱石相似。 凹凸棒土应用 工艺特性 凹凸棒石粘土具有阳离子可交换性，江苏盱眙等地各类凹凸棒石粘土可交
凹凸棒土纳米复合材料
凹凸棒土纳米复合材料的制备、表征及性能研究 摘要： 本文主要写从凹凸棒土的晶体结构到它的特性和制备，再讲了凹凸棒土的表征及其性能研究结论。 This paper mainly from writing attapulgite crystal structure to its characteristics and preparation, again of attapulgite representation and its performance study concluded. 关键词：凹凸棒土，晶体结构，特性，制备，表征，性能研究 1、凹凸棒土的晶体结构 凹凸棒土是一种含水富镁铝的硅酸盐矿物，具有独特的层链状分子结构。凹 凸棒土的理想结构式为：Si 8O 2 0Mg 5 [Al](OH) 2 (H 2 O) 4 ·4H 2 O。凹土的基本结构单位 为两层硅氧四面体与一层镁（铝）氧八面体构成，其中硅氧四面体有双链[Si 4O 10 ] 分上下两条，每一条由四个Si-O四面体组成硅氧四面体带，其活性氧相向而指在 (110)面方向可以观察到由Si-O四面体组成的六角环，它们依上而下相向的方向排列，且相互间被其它的八面体氧和-OH所联结。Mg等阳离子充填在有氧及-OH构成的配位八面体中，在[Si4O10]带间存在着平行c轴的孔道，孔道的截面积约为×，比沸石孔径×要大，孔道内由沸石水充填。晶体的结构由 8 个Si-O 四面体以 2:1 型层状排列。 凹土的显微结构由三个层次构成，一是其基本结构单元-棒晶。棒晶呈针状，长约 1～2μm，直径为μm，属二维纳米材料。二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束。三是由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚集而成的各种聚集体。凹凸棒土单根纤维晶的直径在 20nm左右，长度可达 1μm，复合纳米材料的尺度标准，热稳定性好，在我国有丰富的储藏量，如能以原状态分散在聚合物内，是一种很有潜力的二维增强材料。 2、凹凸棒土的特性
凹凸棒粘土
凹凸棒粘土的提纯及应用 陈学祥 安徽巢湖水泥集团 一、凹凸棒粘土的介绍 凹凸棒号称万土之王，其分子式为Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2单个矿物结构是一种以Si-O八面体为基本晶体单元形成链状结构的棒束，晶体呈针状、纤维状、或纤维状集合体。矿物含水富镁，由于其特殊结构而具有良好的吸附性能，和粘结性能，具备多种用途。在国外，凹凸棒产品已开发出千余种以上用途的产品。产品不仅涉及化工、机械、能源、汽车、轻工、冶金、建材等传统产业，而且进入以信息、生物、航空、海洋开发、新材料和新能源为代表的高技术产业。全球凹凸棒产品约年200万吨左右，美国近十年基本保持在90万吨／年。我国一直在10万吨左右，由于发现较晚和其他因素，相关的应用开发远远落后其他拥有国，其应用也仅限于石油钻井、动物饲料、各类粘结剂、化肥农药油脂脱色等少数领域。 二、凹凸棒粘土的提纯 凹凸棒粘土颗粒是自然存在的胶体尺寸，高长经比的针状晶体集束，这些集束又聚结成簇。发现凹凸棒矿藏的同时也会发现其他粘土种类，它们通过空气和水的流动而引入，其他共存的粘土形式如蒙脱石、海泡石、膨润土和高岭土等其他矿物也有存在。 安徽明光凹凸棒粘土总储量约1亿吨，矿量比较集中，主要有四种类型，按其非凹凸棒矿物的含量主要分为蒙脱石型、凹凸棒型、白云石型、碳酸钙型。其中凹凸棒含量高的可达80%以上。凹凸棒粘土的传统加工方式是磨研，然后进行颗粒尺寸分离，再干燥至10%左右的含水量，研磨过程会破碎集束簇，也会导致破裂单个凹凸棒颗粒的不理想结果。 美国专利6,130,179介绍，凹凸棒矿石在开采后被粉碎到足够小的尺寸使它们可以被倒进泥浆中。聚丙烯酰铵化钠（sodium polyacrylates），其分子重在4000～5000之间，被提前混合在水里。聚丙烯酰铵化钠的浓度最好是在凹凸棒粘土含量的1%～4% 的重量比，将凹凸棒粘土逐渐地进行入聚丙烯酰铵化钠和水的溶液里，并进行中度到高度的剪切，直到完全分解，凹凸棒的集束和集簇被分解成胶体颗粒，而其他共生的粘土形式则以保持集合前较大的颗粒，没有分解的非凹凸棒粘土和其他非粘土物质被用物理手段去除，将去除石屑的凹凸棒粘土除水或干燥直到达到需要的潮湿度，干燥的过程最好是在大气压下，温度在85℃～210℃之间，在干燥过程中，凹凸棒粘土“自我凝聚”成松散连结的球粒。它们不会再絮凝成紧密连接的集束和聚合。
凹凸棒土的吸附性研究
毕业设计(论文) 蚌埠学院教务处制 凹凸棒土的吸附性研究 系 别 : 应用化学与环境工程系 专业（班级）: 应用化学08级2班 作者（学号）: 于尧（50805022027） 指导教师: 葛金龙（讲师） 完成日期: 2012年5月30日
目录 摘要................................................................................................. 错误！未定义书签。Abstract............................................. 错误！未定义书签。 1 前言 (3) 1.1凹凸棒土 (3) 1.2 凹凸棒土在各行业中的应用 (3) 1.2.1建材行业的应用 (3) 1.2.2轻工业的应用 (4) 1.2.3 农业、畜牧业中的应用 (4) 1.2.4 纺织业中的应用 (4) 1.2.5 地质勘探、海洋钻井中的应用 (5) 1.3 凹凸棒土对重金属离子的吸附 (5) 1.3.1 对Cr6+的吸附 (5) 1.3.2 对Ni2+的吸附 (5) 1.3.3 对Hg2+的吸附 (5) 1.3.4 对Fe2+的吸附 (6) 1.3.5 对Mn2+的吸附 (6) 1.4 凹凸棒土对有机物的吸附 (6) 1.4.1 对活性黑染料废水的吸附 (6) 1.4.2 对亚甲基蓝的吸附 (6) 1.4.3 对氨氮的吸附 (7) 1.4.4 对聚丙烯酰胺废水的吸附 (7) 1.5 本文意义 (7) 2 实验部分 (8) 2.1仪器 (8) 2.2试剂 (8) 2.3 凹凸棒土性能测定 (8) 2.3.1 XRD分析 (8)
凹凸棒石粘土简介
凹凸棒石粘土简介 成分与结构由来及资源分布特性及应用领域加工手段
成分与结构 凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。凹凸棒石粘土晶体形状为棒状、纤维状，长0.5-5微米，宽0.05-0.15微米，为2∶1型粘土矿物,即两层硅氧四面体,一层铝氧八面体,其分子式为:Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4·4H2O。 由来及资源分布 1862年萨夫钦科发现于苏联乌拉尔，1913年，费父斯曼根据所发现的矿区把它命名为Palygorskite。后来在美国佐治亚洲的凹凸堡地区和法国的莫尔摩隆地区的漂白土中也发现了该种矿物，并由第拉白连特1935年采用Attapulgite之名。1976年，中国学者许冀泉根据凹凸堡之者同时兼顾该矿的晶体结构特征，译成“凹凸棒石”，近年来在国内传用。八十年代初，中国在江苏省盱眙地区首次发现凹凸棒石粘土矿。 凹凸棒石是矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非及澳大利亚等国，探明储量约1.3亿吨。 美国：是世界上最大的凹凸棒石矿资源国和生产国，大量矿床分布在佐治亚－－佛罗里达边境地区。典型矿床La Camelia凹凸棒石矿位于佛罗里达州北部，属典型的陆相矿床，形成于半咸水泻湖和潮汐环境中。 中国：在全国十余个省份有所发现，但重点分布于江苏省六合、盱眙和安徽省明光地区。其中又以盱眙地区的品位为高、储量为大，该地区优质凹凸棒石粘土储量在5000万吨以上。 西班牙：是世界上凹凸棒石的主要生产国之一，已探明的储量约有2400万吨。典型矿床主要有：Torrejon 盆地凹凸棒石矿－－位于西班牙西部，塔霍河流域，面积250平方公里，最早发现于二十世纪六十年代早期，属典型的湖相沉积型，储量达1500万吨，无论从开采历史、矿石质量，还是从矿床规模、经济意义，均闻名于世。Lebrija 凹凸棒石矿－－位于塞维利亚省的西南部，靠近瓜达尔基维尔河的入海口，属由海向陆变化的过渡相沉积环境中形成的，储量约900万吨。 法国：在西部的阿穆里地块中多有发现，最重要的矿床位于奎索伊（Quessoy)渐新世盆地北部8公里处的博胡－罗滨矿床，属在浅海、边缘海或靠近热带风化强烈的湖泊中直接沉淀形成的，是法国主要的凹凸棒石粘土供应基地。 土耳其：主要的凹凸棒石生产基地位于安纳托利亚高原上的厄斯基色希尔地区，1970年即开始开采。除凹凸棒石外，还同时赋集规模较大的海泡石矿。 南非：主要产于德兰士瓦省的萨巴津比附比，1985年产量为0.2万吨 塞内加尔：凹凸棒石资源主要产在两个地区，一是距海岸不远的捷斯岛，1980年产量约10万吨；二是Pout地区，1975年产量约1.7万吨。 澳大利亚：凹凸棒石资源比较丰富，已在全国五个州发现了有经济价值的凹凸棒石矿床或矿点。典型矿床为位于西澳大利亚的Lake
凹凸棒土改性及其在环境水处理中的应用研究
第29卷第6期 硅 酸 盐 通 报 Ｖｏｌ.29 Ｎｏ.6 2010年12月 ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ,2010 凹凸棒土改性及其在环境水处理中的应用研究 于志新,逯子扬,赵晓红,李春香,潘建明,闫永胜 (江苏大学化学化工学院,镇江 212013) 摘要:凹凸棒土独特层状、链式结构赋予它特殊的性能,使其广泛应用于各个行业。本文主要从凹凸棒土的改性研 究及其在环境中水处理的应用研究方面,综述了近年来国内外对凹凸棒土的改性方法及其在各类环境废水处理中 的研究现状,并指出了凹凸棒土产品的发展趋势。 关键词:凹凸棒土;改性;环境;水处理 中图分类号:ＴＵ528 文献标识码:Ａ 文章编号:1001-1625(2010)06-1367-06 ＡｔｔａｐｕｌｇｉｔｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ ＹＵＺｈｉ-ｘｉｎ,ＬＵＺｉ-ｙａｎｇ,ＺＨＡＯＸｉａｏ-ｈｏｎｇ,ＬＩＣｈｕｎ-ｘｉａｎｇ,ＰＡＮＪｉａｎ-ｍｉｎｇ,ＹＡＮＹｏｎｇ-ｓｈｅｎｇ (ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ212013,Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｕｎｉｑｕｅｌａｙｅｒａｎｄｃｈａｉｎｏｆａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｉｓｅｎｄｏｗｅｄｓｐｅｃｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ,ａｎｄｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙａｒｅａｓ.Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｏｎｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ,ａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ.Ｍｏｒｅｏｖｅｒ,ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ;ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ;ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ;ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ 作者简介:于志新(1971-),男,博士研究生.主要从事清洁能源与环境保护方面的研究. 通讯作者:闫永胜.Ｅ-ｍａｉｌ:ｙａｎｙｏｎｇｓｈｅｎｇ215@126.ｃｏｍ. 1 引 言 凹凸棒土又名坡缕石,是一种天然非金属粘土矿物,在矿物学上隶属于海泡石族[1] 。它首次被发现于1862年俄罗斯学者Ｔｓａｖｔｃｈｅｎｋｏ在乌拉尔坡缕缟斯克矿区;1935年法国学者Ｌａｐｐａｒｅｎｔ在美国的Ｇｅｏｒｇｉａ、Ｆｌｏｒｉｄ等地区也发现了相同的粘土,后被证实属于同一种矿物质。1976年中国学者许冀泉等在中国江苏省六合县竹镇小盘山发现凹凸棒土矿,随后相继在江苏盱眙、安徽明光等地发现该矿[2]。凹凸棒土产于特殊的地质环境条件下,具有许多特殊优异的性能,以吸附剂、粘结剂、助剂、添加剂、催化剂载体等形式被广泛应用于脱色及水处理、建材、轻工、纺织、地质勘探等行业。本文主要探讨了近年来关于凹凸棒土不同改性处理及用于环境处理方面的研究,特别是废水处理方面的研究进展。2 凹凸棒土特性 凹凸棒土呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中,颜色呈白色,灰白色,青灰色,灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻,有油脂滑感,质轻、性脆,断口呈贝壳状或参差状,吸水性强。湿时具粘性和可塑性,干燥后收缩小,不大显裂纹,水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。凹凸棒土形态呈毛发状或纤维状,通常为毛毯
年产100万吨凹凸棒土生产线设计资料
年产100万吨凹凸棒土生产线设 计 系别： 专业（班级）： 作者（学号）： 指导教师： 完成日期： 蚌埠学院教务处制
年产100万吨凹凸棒土生产线设计 一、概述 1、凹凸棒简介 1.1、组成结构 凹凸棒土是一种具纤维纹理层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，在矿物学上属于海泡石族，其化学式为：Mg5(H20) [Si40lo]2(OH)2·4H20。其结构由Bradley 于1940年提出，理论化学成分为：SiO ，56．96％；(Mg，A1，Fe)0，23．83％；H 0，19．21％。其晶体结构呈长宽比很高的纤维状或窄带状，其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道横断面约3．7×6．3A。通道中充填沸石水和结晶水。 1.2、分布及储量 凹凸棒石矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非、澳大利亚、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英国、俄罗斯（Irkutsk ,伊尔库茨克）、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、乌克兰、亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、尼日尔等20余国。 1982年中国江苏盱眙县发现凹土，之后相继在全国另14个省区发现凹土矿。盱眙地区探明储量在6700万吨以上，分布在32个矿山,但仅可供35年左右消耗量。凹土粘土(凹土粘土品质低于凹土)储量5亿吨以上，居世界首位，可供350年以上消耗。(数据来源：盱眙县凹凸棒土资源综合利用支柱产业建设“十一五”规划纲要) 1.3、加工技术 原始大块物料首先经破碎机粉碎。物料经粉碎到所需粒度后，由提升机将物料送至储料斗，再经振动给料机将料均匀连续的送入主机磨室内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间，因磨辊的滚动而达到粉碎目的。物料研磨后的细粉随鼓风机的循环风被带入分析机进行分选，细度过粗的物料落回重磨，合格细粉则随气流进入成品旋风集粉器，经出粉管排出，即为成品。 2、分类及应用 常见凹凸棒土的矿型有以下几种：(1)凹凸棒土型；(2)蒙脱石型；(3)凹凸棒土一蒙脱石型；(4)白云石一凹凸棒土型；(5)白云石+凹凸棒土一蒙脱石型；(6)蛋白石一凹凸棒土一白云石型。要得到理想的凹凸棒土纯样，只有选择凹凸棒土型矿石才可达目的。该矿石分布在凹凸棒土矿床矿层的中部，凹凸棒土含量大于80％，含有少量的石
大型凹凸棒土生产线工艺设计方案
大型凹凸棒土生产线工艺设 计方案
一、概述 1、凹凸棒简介 1.1、组成结构 凹凸棒土是一种具纤维纹理层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，在矿物学上属于海泡石族，其化学式为：Mg5(H20) [Si40lo]2(OH)2·4H20。其结构由Bradley 于1940年提出，理论化学成分为：SiO ，56．96％；(Mg，A1，Fe)0，23．83％；H 0，19．21％。其晶体结构呈长宽比很高的纤维状或窄带状，其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道横断面约3．7×6．3A。通道中充填沸石水和结晶水。 1.2、分布及储量 凹凸棒石矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非、澳大利亚、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英国、俄罗斯（Irkutsk ,伊尔库茨克）、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、乌克兰、亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、尼日尔等20余国。
1982年中国江苏盱眙县发现凹土，之后相继在全国另14个省区发现凹土矿。盱眙地区探明储量在6700万吨以上，分布在32个矿山,但仅可供35年左右消耗量。凹土粘土(凹土粘土品质低于凹土)储量5亿吨以上，居世界首位，可供350年以上消耗。(数据来源：盱眙县凹凸棒土资源综合利用支柱产业建设“十一五”规划纲要) 1.3、加工技术 原始大块物料首先经破碎机粉碎。物料经粉碎到所需粒度后，由提升机将物料送至储料斗，再经振动给料机将料均匀连续的送入主机磨室内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间，因磨辊的滚动而达到粉碎目的。物料研磨后的细粉随鼓风机的循环风被带入分析机进行分选，细度过粗的物料落回重磨，合格细粉则随气流进入成品旋风集粉器，经出粉管排出，即为成品。 2、分类及应用 常见凹凸棒土的矿型有以下几种：(1)凹凸棒土型；(2)蒙脱石型；(3)凹凸棒土一蒙脱石型；(4)白云石一凹凸棒土型；(5)白云石+凹凸棒土一蒙脱石型；(6)蛋白石一凹凸棒土一白云石型。要得到理想的凹凸棒土纯样，只有选择凹凸棒土型矿石才可达目的。该矿石分布在凹凸棒土矿床矿层的中部，凹凸棒土含量大于80％，含有少量的石英、白云石、非晶蛋白石，几乎不含蒙脱石。 由于凹凸棒石粘土具有的特殊的物理化学性质和工艺性能，使其在石油、化工、建材、造纸、医药、农业等方面得到广泛应用。国内目前用量最大的是涂料、钻井泥浆、食用油脱色。 2.1、建材行业的应用
盱眙县凹凸棒石粘土产业简介
盱眙县凹凸棒石粘土产业简介 一、盱眙凹凸棒石粘土开发利用回顾 自凹凸棒石粘土在盱眙发现以来，盱眙凹凸棒石粘土开发应用经历了几个阶段： 1、初步开发应用期(1980年-1989年)。1983年地方国营盱眙凹凸棒石粘土公司成立，标志着盱眙县、也是我国第一次开始了凹凸棒石粘土工业化生产。接着全国性凹凸棒石粘土测试应用研讨会在盱眙召开，推动了盱眙县凹凸棒石粘土开发从无到有。但是这个时期因缺少资金、资料、技术和经验，凹凸棒石粘土开发应用难度很大。到89年底，盱眙凹凸棒石粘土公司的年产量不过万吨，主要生产外墙涂料、复合肥料粘结剂及饲料添加剂等技术含量较低的初级产品。 2、市场成长期(1990年-1999年)。随着凹凸棒石粘土广泛被人们所认识，各地兴办凹凸棒石粘土加工厂的热情空前高涨。这一时期全国新上凹凸棒石粘土企业约100家，绝大部分集中在苏皖地区，其中盱眙县达50余家。这时由于借鉴国外实例，国内科研院所的一些科研新成果逐步投入生产，促使这一时期开发应用领域有较大的拓展，一些生产厂家也投入资金进行了产品研发，市场上出现了一些利用凹凸棒石粘土为原料生产的具有较高附加值的产品，如优质高粘剂、抗盐粘土、高效吸附剂、以及干燥剂、防暑凉垫、外用药物、纺织浆料替代品等。但这一时期企业的生产规模较小，主要靠
产量而不是靠技术和质量拼市场，主要资源产地矿山采富弃贫现象比较突出。 3、依靠科技、依法整顿、理性发展期( 2000年至今)。在各级政府的关心下，盱眙县开始将凹凸棒石粘土产业作为一个优势产业进行重点培育，加大了科技投入，加大了应用开发力度，加强了产品宣传，同时也加强了产业管理，形成了政府调控、市场运作，产品上档次、企业上规模的新局面，扭转了一度比较混乱的开采市场，调整了生产企业布局，关闭了小作坊式的30多个小厂，控制了新上凹凸棒石粘土企业的数量，提高了生产的技术含量和市场开拓能力，为全县凹凸棒石粘土支柱产业的良性发展奠定了基础。 二、近年盱眙凹土产业的发展状况 2000年以来面对丰富的凹凸棒石粘土资源和新一轮高涨的开发热潮，盱眙县政府保持清醒的头脑，认识到凹凸棒石粘土是不可再生的稀缺资源，作为主要产地，盱眙不能再走过去只重开采、不重技术和市场的老路，也不能再重复过去那种“遍地开花、作坊式”的粗放、简陋和无序的开发模式，必须摒弃那种破坏、浪费资源和环境的目光短浅、后患无穷的开采方式。为此，盱眙县采取了一系列符合盱眙地方实际情况的措施，制订并出台了《关于凹凸棒石粘土资源开发利用的十项规定》，彻底整顿凹凸棒石粘土的开采、生产和市场秩序，推动凹凸棒石粘土矿业权的市场化，将资源、环境保护与开发、生产紧密结合。从保护资源、加大开发力度、做大企业规模、建立公平竞争的市场机制、依法规范管理出发，要求进入
凹凸棒土改性及其在环境水处理中的应用研究
第29卷第6期 硅 酸 盐 通 报 Vo.l 29 N o .6 2010年12月 B U LLET I N OF THE CH I N ESE CERAM IC SOC I ETY D ece mber ,2010 凹凸棒土改性及其在环境水处理中的应用研究 于志新,逯子扬,赵晓红,李春香,潘建明,闫永胜 (江苏大学化学化工学院,镇江 212013) 摘要:凹凸棒土独特层状、链式结构赋予它特殊的性能,使其广泛应用于各个行业。本文主要从凹凸棒土的改性研 究及其在环境中水处理的应用研究方面,综述了近年来国内外对凹凸棒土的改性方法及其在各类环境废水处理中 的研究现状,并指出了凹凸棒土产品的发展趋势。 关键词:凹凸棒土;改性;环境;水处理 中图分类号:TU 528 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2010)06-1367-06 A ttapul giteM odificati on and Its Application in Environ m entalW ater Treatm ent YU Zhi -x in,LU Z i -yang,Z HAO X iao -hong,LI Chun-xiang,PAN J ian-m i n g,YAN Yong-sheng (School of Che m i stry and Ch e m icalE ngi neeri ng ,J i angsu Un ivers i ty ,Zhen ji ang 212013,C h i na) Abst ract :The unique l a yer and cha i n of attapulg ite is endo w ed spec ial perfor m ance ,and it is w i d ely used i n m any areas .The paper m ainly i n troduces t w o aspects on the m od ificati o n o f attapulg ite and its app lication of env iron m enta lw ater treat m en,t and revie w s the current status of attapu l g ite .M oreover ,the research perspecti v e o f attapu l g ite is also discussed . K ey w ords :attapulg ite ;m od ification ;envir onm en;t w ater treat m ent 作者简介:于志新(1971-),男,博士研究生.主要从事清洁能源与环境保护方面的研究. 通讯作者:闫永胜.E-m ai:l yanyongs heng215@126.co m. 1 引 言 凹凸棒土又名坡缕石,是一种天然非金属粘土矿物,在矿物学上隶属于海泡石族[1] 。它首次被发现于1862年俄罗斯学者Tsavtchenko 在乌拉尔坡缕缟斯克矿区;1935年法国学者Lapparen t 在美国的Geo r g ia 、F l o rid 等地区也发现了相同的粘土,后被证实属于同一种矿物质。1976年中国学者许冀泉等在中国江苏省六合县竹镇小盘山发现凹凸棒土矿,随后相继在江苏盱眙、安徽明光等地发现该矿[2]。凹凸棒土产于特殊的地质环境条件下,具有许多特殊优异的性能,以吸附剂、粘结剂、助剂、添加剂、催化剂载体等形式被广泛应用于脱色及水处理、建材、轻工、纺织、地质勘探等行业。本文主要探讨了近年来关于凹凸棒土不同改性处理及用于环境处理方面的研究,特别是废水处理方面的研究进展。2 凹凸棒土特性 凹凸棒土呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中,颜色呈白色,灰白色,青灰色,灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻,有油脂滑感,质轻、性脆,断口呈贝壳状或参差状,吸水性强。湿时具粘性和可塑性,干燥后收缩小,不大显裂纹,水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。凹凸棒土形态呈毛发状或纤维状,通常为毛毯
聚丙烯纳米复合材料的研究及应用
聚丙烯纳米复合材料的研究及应用 李跃文陈枝晴 （湖南科技职业学院高分子工程与技术系，长沙,410118） 摘要：综述了聚丙烯基层状填料纳米复合材料、纤维状填料纳米复合材料、粉状填料纳米复合材料、POSS纳米复合材料制备方法、结构与性能方面的最新研究进展，介绍了聚丙烯／粘土纳米复合材料的一些实际应用，对今后的研究和开发方向也提出了自己的看法。 关键词：聚丙烯，纳米复合材料，纳米填料，研究进展，应用 聚丙烯(PP)是目前产量最大、发展最快的合成树脂之一，它具有良好的综合力学性能、耐热性、耐腐蚀性能和成型加工性能，应用范围十分广泛。但PP低温脆性大，耐老化性能不好，容易燃烧，绝对强度和金属材料相比尚有一定差距，这些使其应用受到一定程度的制约。共聚、共混、加助剂等传统的改性方法均有一定的局限性，近年发展起来的纳米技术给PP提供了一种新的改性途径，大量的研究表明，将PP与纳米组份复合，具有广泛而显著的改性效果。与传统方法相比，通过形成纳 米复合材料对PP进行改性具有如下优点：（１）纳米组份含量很少时即有显著的改性效果；（２）在改善某些性能的同时，几乎不损害其它性能，特别是成型加工性能；（３）改性范围广泛。 １、PP／层状填料纳米复合材料 1.1 PP/层状粘土纳米复合材料 自然界有些粘土矿物具有层状结构，如蒙脱土、累托土、斑脱土等。在适当的条件下，聚合物分子链能插入到粘土片层之间，使片层层间距扩大，甚至剥离，从而形成纳米复合材料。由于粘土片层的纳米效应和层状结构，PP／层状粘土纳米复合材料的力学强度、热稳定性、阻隔性、阻燃性均有明显改善。 PP/蒙脱土纳米复合材料是研究和开发较早的PP纳米复合材料。目前的研究主要集中在熔融共混法制备纳米复合材料及其结构与性能上。王平华［１］等用钠基蒙脱土(Na-MMT)和经十六烷基三甲基溴化铵处理过的有机蒙脱土(Org-MMT)分别与PP制成了纳米复合材料，实验结果表明，Na-MMT和Org-MMT对PP均有良好的增强增韧效果，但两者填充形态不一样，Na-MMT 以纳米粒子形态填充，Org-MMT以插层形态填充；另外，Na-MMT还能诱导聚丙烯结晶晶型发生转变，产生有利于提高聚丙烯冲击强度的β晶型。丁超［２］等采用聚丙烯与甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、丙烯酸丁酯三单体的固相接枝共聚物（TMPP）作为增容剂，通过熔融共混法制备了PP/蒙脱土纳米复合材料，实验结果表明，TMPP可以在添加量较少时达到明显的增容效果，从而大幅度提高复合材料的力学强度，同时材料的热性能和阻燃性能也得到改善；蒙脱土在PP基体中主要以插层形式存在，同时存在少量的剥离结构。王传洋［３］等对PP/蒙脱土纳米复合材料的流变性能进行了研究，结果表明，复合材料的熔体主要表现为剪切变稀性流体，但熔体温度较高、剪切速率较低时，呈现出类牛顿性流体行为。M. Modesti［４］等研究了成型条件和增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MA-PP)对经双螺杆挤出机熔融共混制得的ＰＰ纳米复合材料结构和性能的影
凹凸棒土纳米复合材料
1.1 引言 纳米复合材料的概念最早时由Rustin Roy于1984年提出的。它是指有两种或两种以上的固相尺寸至少在一维方向上小于100nm的复合材料，这些固相可以是无机物，也可以是有机物。纳米复合材料主要分为非聚合物纳米复合材料和聚合物纳米复合材料；其中聚合物纳米复合材料主要分为：聚合物/聚合物纳米复合材料和聚合物/无机纳米复合材料两种。 采用高分子的复合稳定作用将纳米粒子复合于聚合物中，聚合物具有长稳定性，纳米粒子与聚合物载体相结合，不仅可以控制晶粒的半径以及微粒的稳定性，而且与基体材料相比，性能大大提高，具有较好的综合性能（包括力学性能、耐溶剂性以及热稳定性等）[1]。聚合物材料和纳米材料复合后在光学、机械性能等方面显示出极大的优势，把纳米材料与聚合物材料进行有机的复合，利用纳米材料与基体的相互作用产生新的效应，可以实现两者的优势互补，进而开发出性能优异的新功能材料[2]。 凹凸棒土在我国资源较为丰富，并具有独特的物化结构，可以在微米填充和可望在纳米增强两个水平与聚合物进行复合，因此在考虑到加工成本以及凹凸棒土的独特结构，选择凹凸棒土作为本课题的研究对象，但是同别的纳米材料一样它也存在着易聚结、难分散等缺点，所以应该对其进行深加工与预处理。 1.2 凹凸棒土的结构和应用 1.2.1 凹凸棒土的概述 凹凸棒土又称坡缕石（palygorskite）或坡缕缟石，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，其结构属2：1型粘土矿物，在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状，在四面体条带间形成与链平行的通道，通道中充填沸石水和结晶水[1]，见凹凸棒土晶体结构图1-1。 凹凸棒土是指以凹凸棒石（凹凸棒土tapulgite）为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状[1,2]。凹凸棒土具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。 凹凸棒土形态呈毛发状或纤维状，通常为毛毯状或土状集合体。莫氏硬度2~3，加热到700～800°C，硬度>5，比重为2.05～2.32。