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。钠质膨润土和钙质膨润上吸水膨胀产生不同结果的原因是:
1)阳离子可以将膨润土颗粒联结在起,制约了膨润土颗粒的分散。多价离子比一价离子电荷密度大,颗粒之间产生较强的静电引力,使膨润土颗粒联结的能力强,因此钙质膨润土的分散能力比钠质膨润土要弱。
2)蒙脱石晶格置换产生的负电荷要吸附电性相反的离子来平衡
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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。钠质膨润土和钙质膨润上吸水膨胀产生不同结果的原因是:
1)阳离子可以将膨润土颗粒联结在起,制约了膨润土颗粒的分散。多价离子比一价离子电荷密度大,颗粒之间产生较强的静电引力,使膨润土颗粒联结的能力强,因此钙质膨润土的分散能力比钠质膨润土要弱。
2)蒙脱石晶格置换产生的负电荷要吸附电性相反的离子来平衡溶液的电性。这些电性相反的离子是以水化离子形式存在于溶液当中,带负电荷的蒙脱石颗粒吸附水化阳离子形成双电层。多价离子比一价离子电荷密度大,颗粒之间产生较强的静电引力,使膨润土颗粒联结的能力强,因此钙质膨润土的分散能力比钠质膨润土要弱。双电层的厚度与反离子价数的两次方成反比,即阳离子价高,水化膜薄,膨胀倍数低;而阳离子价效低,水化膜厚,膨胀倍数高。
3)钠质膨润土晶层吸附水的厚度是三层,钙质膨润土晶层吸附水的厚度是四层。在极性水分子的作用下,由于静电引力较小,钠质膨润土晶层之间可以产生较大的晶层间距,而钙质膨润土由于晶层间的朴电引力较大,极性水分子不易进入晶层之间,因此,钙质膨润土晶层间产生的距离明显比钠质膨润土小,表现在钙质膨润土比钠质膨润土难于在水中分散、膨胀倍数低。实质上,蒙脱石的膨胀性受其化学成分控制,含钠离子多的蒙脱石可以待续不断地膨胀,直至成为一种凝胶状态。随着有关膨润土的开发、改性及深加工等工作的深入开展,其应用领域必将进一步扩大。含钙离子多的蒙脱石只能从干操状态到含水状态膨胀是有限度的。我们在了解了影响膨润上膨胀性的深层次的原因后,可以人为有效地控制膨润土矿物的膨胀性能,使之达到好的使用效果。
我国膨润土资源丰富,储量世界,是优势矿产资源。 膨润土具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列特性,有“万用之土”的美称,我国已有上千种产品,广泛应用在20多个领域。但 是,我国膨润土产品结构不尽合理(主要以传统产品为主,技术含量低、产品档次低),新产品新应用的技术缺乏,优势资源未能利用,探索、寻找膨润土 产业新的发展机遇非常必要。膨润土作为污水处理剂在欧美等许多已有应用,美国Biomin公司生产的污水处理剂,就是用膨润土、沸石、硅藻土、羟基磷酸钙、煤等配制成吸附剂,达到了经济有效处理污水的目的。我国能源和环境压力持续加大,面临着以高碳能源结构、高污染产业结构与绿色、低碳发展迫切需求之间的巨大矛盾,积极发展低碳技 术和绿色、环保技术具有重要意义。 膨润土是天然非金属矿产,加工简单,使用寿命长,是低碳型材料和环境友好型材料,在发展生态利用技术方面前景广阔,发展生态利用技术对促进膨润土产品结构 调整、促进优势资源的利用具有重要作用。其中,膨润土在替代有机防渗材料、预防水体富营养化,在铁矿球团、饲料、污水净化中的应用属于生态利用,其技 术值得重视。
打桩膨润土的选择要点
膨润土是钻井泥浆的造浆材料,其质量的好坏可以直接影响打桩施工需求。不同地质层状况的施工区域,也需要针对性选择不同粘度的膨润土产品。
例如普通地层、部分沙土层或纯砂层分别选择购买普通级膨润土、中级膨润土或高机膨润土;若对地质层的状况不熟悉,选用告机膨润土产品(钠基膨润土)作为造浆材料较为合适。
钙基膨润土是普通膨润土,相对应的指标普遍偏低,价格也为便宜,但不太适合打桩使用。但可以拿火碱、片碱进行调配后使用。打桩膨润土的主要特点是:起浆快,含砂量低,造浆率高,能造浆,形成致密的泥皮,从而大限度的确保桩基孔壁的安全、牢靠;同时它的滤失量低,流变性强,润滑性好,施工现场配置也比较方便;还能有效携带钻屑,显著降低泥浆流失,润滑冷却钻具,降低阻力。我们在了解了影响膨润上膨胀性的深层次的原因后,可以人为有效地控制膨润土矿物的膨胀性能,使之达到好的使用效果。
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。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。尤其适用于盐碱污染环境,分散溶解速度快,造浆率高,饱和盐水地层也可施工。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。有机插层膨润土除具有天然膨润土的上述性能外,还因其层间距比天然膨润土的要大,故应用范围更广、效果更理想。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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