钻井膨润土又名“班脱岩”,是一种主要有蒙脱石组成的非金属矿产品。在钻井泥浆中应用化学处理剂就是化学吸附作用的典型例子,如铁铬木质素磺酸盐加入到膨润土泥浆中就是利用铬离子在膨润土晶体的边缘上发生整合吸附。具吸湿性和膨胀性,可吸附8-15倍于自身体积的水量,体积膨胀数倍至30余倍。在水介质中,膨润土能分散呈胶凝状和悬浮状,此混合液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性,其与水、泥、沙等细
钠基膨润土钻井泥浆
钻井膨润土又名“班脱岩”,是一种主要有蒙脱石组成的非金属矿产品。在钻井泥浆中应用化学处理剂就是化学吸附作用的典型例子,如铁铬木质素磺酸盐加入到膨润土泥浆中就是利用铬离子在膨润土晶体的边缘上发生整合吸附。具吸湿性和膨胀性,可吸附8-15倍于自身体积的水量,体积膨胀数倍至30余倍。在水介质中,膨润土能分散呈胶凝状和悬浮状,此混合液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性,其与水、泥、沙等细碎屑物的接合,具有较好的可塑性和较好的粘结性,此外,膨润土还具有较强的阳离子交换能力,对各种气体、液体有一定的吸附能力,*吸附量右达5倍于其本身质量。
助留助滤系统膨润土的典型粒子为层厚0.9nm,层叠5~7层,表面约为300nm×100nm的层片状结构。其水化时的比表面积较大,约为700~800m2/g。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水,还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素,Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。膨润土片层有负电性表面和正电性边缘,易于吸附胶体物质。当膨润土在水中被水解,阳离子以钠离子形式形成带负电荷的粒子。这种带负电荷的粒子,不受pH值的影响,在酸性和碱性中同样显示良好的性能。适合在机制纸和纸板的所有领域中的酸性和中性抄纸,可获得以往的单一聚合物所不能收到的高留着率和高滤水效果。
膨润土的上述特性,被广泛地用于助留助滤剂和白水回收处理等造纸工艺中。物理吸附是靠吸附剂与吸附质之间分子间引力产生的,即我们常说的范德华力产生的。下面为采用Hydrocol的微粒子助留体系用于白水封闭系统的生产实例:加拿大蒙大拿的一家用OCC生产瓦楞纸板的工厂,在白水封闭后使用Hydrocol膨润土助留助滤系统,使造纸废水的排放量从6000m3/d减少为零,留着率从85%提高到92%,且白水回用后节省能源5%。
膨润土在制浆造纸工业废水处理中的应用优势在于吸附性能和脱色能力较强,通过对废水中污染物的吸附来达到降低COD和脱色的目的。
用于废水处理的膨润土通常要进行有机改性以增强其对有机污染物的吸附能力。膨润土性能优越,从膨润土的物理化学特性进行分析,其在制浆造纸的多个工段中都有着巨大的潜在应用价值。常用的有机改性剂为有机胺阳离子表面活性剂,如氯化十六烷基(CPC)、化十六烷基三甲铵(CTMBA)、氯化十四(TPC)等。改性膨润土对有机质有很强的亲合力,有机质不仅可以被吸附于颗粒表面,而且也可以进入到膨润土的层间,形成膨润土—有机物复合体,另外改性膨润土对重金属离子都有良好的吸附作用。
在碱法造纸或硫酸盐造纸制浆过程中,产生的蒸煮废水称为黑液,其颜色深黑,有臭味,生产1t纸浆产生的黑液为15~20m3,水污染总量的30%来自造纸黑液,污染严重。用膨润土处理造纸黑液在国外早有报道。
武汉化工学院的孙家寿等经硅交联和有机物改性制成有机交联膨润土(TBC),研究发现,当pH值=4.5,TBC用量为24g/L H2O时,在常温下搅拌吸附60min后,其对COD的吸附效率为61.5%,吸附容量为549.3mgCOD/g。
此外,膨润土可与高分子絮聚剂连用,用于脱墨废水的处理及污泥脱水。杨久义等介绍了一种采用膨润土制备处理造纸黑液废水用的絮凝剂的方法,经正交试验,选择出优化的工艺条件,色度、COD去除率分别达90%和70%。
邵红等以钠基膨润土为原料,合成了镍锆-无机柱撑、镍锆-有机柱撑系列改性膨润土,比较了不同改性膨润土对造纸废水的处理效果,研究结果表明,有机柱撑膨润土对造纸废水的处理效果,COD、色度、浊度去除率分别为77.8%、94%、97.4%。
目前测定CEC的方法分为两大类:一类是定氮蒸镏法,另一类是氯化呗-硫酸法。
吸水性 膨润土能吸附8~15倍于本体积的水量,吸水后体积膨胀,体积能膨胀增大几倍到十几倍。以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。改性剂的性能,碳链长度、碳链结构、长碳链数量等都会对有机膨润土表面性能和层状结构有影响,进而影响聚合物/层状硅酸盐的插层与剥离行为。单位重量的膨润土所能吸附水的重量称为吸水率,以百分数表示。在初始阶段,它随时间的增长而增长,后达到饱和。分钟的吸水量和二小时的吸水量的百分比称为吸水比。
膨润土的膨胀性能以膨胀容表示,膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容,以毫升/克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高;同一属型的膨润土,含蒙脱石愈多,膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。
吸附脱色性 膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力,大吸附量可达5倍于它的重量,尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。钠质膨润土的分散程度较钙质膨润土高,钠质膨润土的吸水率高、膨胀倍数大。以往是以脱色率和脱色力表征膨润土的吸附脱色能力,目前趋于以脱色力和比表面积来表征。
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