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發(fā)布時(shí)間:2021-09-08 02:47  
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膨潤(rùn)土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。
l)物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的,即我們常說的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程,吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動(dòng)態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤(rùn)土表面分子其有表面能。在制漿過程中,大量的水溶性聚合物和膠體物釋放至生產(chǎn)過程的水中,木材的膠體物和樹脂物有沉積在設(shè)備和產(chǎn)品表面的趨向,會(huì)引起生產(chǎn)問題和紙頁(yè)缺陷。由于膨潤(rùn)土在水中高度分散,物理吸附現(xiàn)象十分明顯。
2)化學(xué)吸附?;瘜W(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的,化學(xué)吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子,如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤(rùn)土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤(rùn)土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。簡(jiǎn)言之,粘土是一種天然產(chǎn)品,動(dòng)物早已適應(yīng)了去吃它,但是這并非意味著我們應(yīng)該開始給家畜喂土。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤(rùn)土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。
3)離子交換吸附。膨潤(rùn)土礦物晶體一般帶負(fù)電荷,因此在膨潤(rùn)土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽(yáng)離子。吸附的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用,這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點(diǎn)是:同號(hào)離子相互交換,等電量相互交換。我國(guó)是化肥、農(nóng)要的生產(chǎn)和使用大國(guó),目前化肥年產(chǎn)量3600萬(wàn)t(純養(yǎng)分),化肥施入土壤后,大部分養(yǎng)分隨降雨流失于水體(氮肥流失約65%~70%),因此減少養(yǎng)分流失是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要手段。離子交換吸附的反應(yīng)是可逆的,吸附和脫附的速度受離子濃度的影響,這種影響符合質(zhì)量作用定律。
膨潤(rùn)土廣泛應(yīng)用于鉆井業(yè),海邊鉆井等工程需要抗鹽膨潤(rùn)土來保證順利進(jìn)行??果}膨潤(rùn)土能在鹽堿環(huán)境下保持泥漿切力,在泥漿中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
造漿抗鹽膨潤(rùn)土濾失量小于14ml,在海水、高礦化度水質(zhì)條件下可形成穩(wěn)定的高懸浮性泥漿體系,形成低滲透、柔韌、薄而致密的良好濾餅層,從而有利于穩(wěn)定井壁、抑制泥漿流失。
且不受地理環(huán)境位置限制,可以就地取水造漿,解決了世界上抗鹽膨潤(rùn)土濾失量過大(140~160ml)的弊端。尤其適用于鹽堿污染環(huán)境,分散溶解速度快,造漿率高,飽和鹽水地層也可施工。
有機(jī)改性劑的影響
有機(jī)改性劑的選擇對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土的制備過程尤為重要,使用不同的改性劑會(huì)得到不同表面結(jié)構(gòu)和不同性能的有機(jī)膨潤(rùn)土。改性劑的性能,碳鏈長(zhǎng)度、碳鏈結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)碳鏈數(shù)量等都會(huì)對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土表面性能和層狀結(jié)構(gòu)有影響,進(jìn)而影響聚合物/層狀硅酸鹽的插層與剝離行為;在不同的表面活性劑用量和種類下,表現(xiàn)出的結(jié)果也各不相同,在相同的有機(jī)碳含量下,可能會(huì)表現(xiàn)出相似的分配系數(shù)。換句話說,它含有二氧化硅和鋁,鋁與另外兩個(gè)主要的礦物質(zhì)元素鈣和鈉結(jié)合形成了膨潤(rùn)土獨(dú)特的工業(yè)特性,并且可以將其用于單胃動(dòng)物飼料。
有機(jī)改性劑主要通過影響膨潤(rùn)土的層間距值,層間距值越大,疏水性越好。有機(jī)改性劑種類的影響表現(xiàn)為不同碳鏈的有機(jī)陽(yáng)離子其截面積不同,當(dāng)所用改性劑的陽(yáng)離子截面積大小與蒙脫石層間單位交換點(diǎn)平均占有面積相適應(yīng)時(shí),層間才能達(dá)到足夠的覆蓋度,在有及溶劑中形成較好的凝膠體,獲得黏度較大、凝膠性能較好的有機(jī)膨潤(rùn)土。如果溶液中離子濃度過高會(huì)壓縮膨潤(rùn)土顆粒雙電層,抑制膨潤(rùn)土的分散和擴(kuò)散,甚至使膨潤(rùn)土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
另外,膨潤(rùn)土的黏流性隨晶格扭曲程度越嚴(yán)重變化越大;以膨潤(rùn)土代替表面活性劑有好的物理性能,改善了化學(xué)穩(wěn)定性,減少了水解作用的發(fā)生,同時(shí)也降低了表面活性劑對(duì)造紙過程的不良影響,當(dāng)用作內(nèi)部施膠時(shí),膨潤(rùn)土還可在微粒助留助濾體系中起到助留助濾的作用。耐熱性隨土中有機(jī)碳鏈的長(zhǎng)度的增加分解溫度越高,其凝膠性與土中有機(jī)碳鏈的性質(zhì)(長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)、極性)、有機(jī)土粒子的大小及溶劑分子的極性等因素有關(guān),當(dāng)完基鏈為同等長(zhǎng)度時(shí),含雙鍵或芳香官能團(tuán)的完基鏈形成的凝膠強(qiáng)度越高。
膨潤(rùn)土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結(jié)合形成晶層,構(gòu)成2:1型結(jié)構(gòu)。晶層具有水分子和可交換性陽(yáng)離子。八面體空隙中的陽(yáng)離子為Al3 離子,剩下兩個(gè)空位,為二八面體型。蒙脫石晶體化學(xué)特點(diǎn)是類質(zhì)同象種類多,使之化學(xué)成分復(fù)雜,變化大。八面體空隙中的Al3 常被低價(jià)的Mg2 、Fe2 置換;四面體空隙中的Si4 被Al3 置換,由于低價(jià)陽(yáng)離子替代陽(yáng)離子,使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負(fù)電價(jià)。形成了一種橋聯(lián)作用,減少了泥漿中的自由水,改變了泥漿的性能參數(shù),達(dá)到降低濾失率的目的。為了保持電中性,在結(jié)構(gòu)層之間,除水分子外,存在較大半徑的陽(yáng)離子Na1 、Ca2 、Mg2 等。這些陽(yáng)離子是可交換的,使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列很有價(jià)值的特性。