我国各地膨润土的水理特性.docVIP

我国各地膨润土的水理特性 侯梅芳，高原雪，夏钟文，马北雁，万洪富* 广东省农业环境综合治理重点实验室，广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650 摘要：考察了我国各地膨润土的水理性质，讨论了膨润土的水理性质与层间阳离子的关系以及水理性质的矿床矿样间差异性，并对膨润土水理性质与其他物化性质间的相关性进行了分析。研究结果表明，膨润土因其属型和属性不同使其水理性质有较大的差异，其中层间阳离子类型是影响膨润土水理性质的重要因素，其中钠基膨润土具有高的胶质价、膨胀容和膨润值；不同矿床类型比较发现，沉积岩型矿样和火山沉积岩型矿样有较高的胶质价、膨胀容和膨润值；c轴有序度和2 μm颗粒的质量分数与膨润土水理性质高度正相关。 关键词：膨润土；阳离子；水理性质 中图分类号：S152；S153 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）02-0166-04膨润土是自然界分布最广泛的粘土矿物资源之一；膨润土的一系列物理化学性质，诸如晶格膨胀性、交换吸附特性、吸水脱水特性、分散性等使其在国民经济各部门得到了广泛应用[1~3]。其中，膨润土在土壤改良、环境修复等领域均要用到其良好的水理特性。膨润土主要矿物组分蒙脱石表现出极好的亲水性，是粘士矿物中水化性能最强的矿物之一[4]。膨润土的水理性质包括胶质价、膨润值和膨胀容。其中，膨润土的胶质价是其分散性、亲水性和膨胀性的综合表现，显示试样颗粒分散和水化的程度。膨润值反映膨润土遇水膨胀和分散悬浮的性能。而膨润土与水混合后再与盐酸溶液混合，膨胀后所占有的体积为膨胀容。胶质价和膨润值、膨胀容均与膨润土的属性及蒙脱石含量有密切关系，所以膨胀容、膨润值和胶质价均是鉴定膨润土属性和评价膨润土质量的重要技术指标。本文旨在系统考察我国各地膨润土的水理性质，并对供试样品水理性质的矿床矿样间差异性及与其他物化性质的关系进行研究，从而为膨润土的应用开发提供基础的实验依据。 1 实验部分 1.1 样品来源 如图1所示，本文选择了我国各地具有代表性的矿床矿样。原矿石采自矿体主矿脉，其中对矿石颜色差异明显的样品进行了分别取样[5]。 1.2 胶质价 称取15.00 g试样置于盛有50.00~60.00 ml水的量筒中，然后加入至90.00 ml左右，摇晃5 min使试样分散开与水混匀。加入1.00 g氧化镁，加水至刻度，摇晃3 min后，静置24 h，读取凝胶体界面的刻度值即为胶质价，单位ml/g。15.00 g土的试样胶质价超过100.00 ml时改用500.00 ml量筒测试。 1.3 膨胀容 1.00 g试样置于已盛有30.00~40.00 ml蒸馏水的带塞量筒中，加水至75.00 ml，摇晃3 min，使试样充分分散开与水混匀。加1 mol/L盐酸25.00 ml，摇1 min后，静置24 h，读出沉淀物界面的刻度值，即为膨胀容，单位ml/g。 1.4 膨润值 操作程序同胶质价和膨胀容，不同之处是称样量为3.00 g，加入电解质为5.00 ml的0.5 mol/L氯化钙溶液，单位ml/g。需注明的是，各水理性质均折合为1 g膨润土而表示出来，因此单位记为ml/g。 2 结果与讨论 1.1 膨润土的水理性质 膨润土主要成分蒙脱石是一种层状结构的硅铝酸盐，结构单元由两层Si-O四面体和夹在中间的一层Al-O八面体所组成，沿c轴方向以一定间距重叠起来，晶层叠置的规则性受层间吸附阳离子的种类，同晶置换的类型及层电荷的分布等因素影响。蒙脱石单位晶层之间吸附的阳离子极易水化而吸附水分子，从而引进晶格沿c轴方向膨胀。因此，膨润土具有良好的膨胀性。膨润土的许多物化性质均是含水量的函数，遗憾的是水化、膨胀、干缩等机理仍然未得到完全阐明，只能通过测定其在不同电解质条件下的凝胶体积来表征其水理特性。 ★-矿点 图1 膨润土矿床矿样采集分布 表1 膨润土的水理性质 样品名 最大量阳离子类型 矿床类型 胶质价 膨胀容 膨润值 /(ml(g-1) 凌源 Na+ 1 32.67 36.00 16.83 黑山 Ca2+ 1 2.95 7.50 3.00 九台黄 Ca2+ 1 3.57 4.00 3.50 九台青 Ca2+ 1 19.33 17.50 10.67 余杭青 Ca2+ 1 1.77 5.00 0.67 余杭白 Mg2+ 1 1.93 9.00 1.67 信阳红 Mg2+ 1 2.07 6.00 2.00 信阳白 Ca2+ 1 2.37 7.00 2.67 红泉 Na+ 2 54.67 72.39 18.85 刘房子 Ca2+ 2 48.33 64.00 16.50 和丰县 Mg2+ 2 45.00 67.00 26.33 缙云 Ca2