膨潤土的改性及其在鉆井液中的應用

膨潤土的改性及其應用:,,,,,,,.,,.,,,.,.24100,300,““.,,,26,.,.:;;;;膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖,常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土,也有的致密堅硬。

主要化學成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素。

2和含量對膨潤土的物理化學性質和工藝技術性能影響頗大。

蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色,光澤暗淡。

硬度1~2,密度2~33。

按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、自然?漂白土,其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。

由于膨潤土特別的結構特征,它具有強的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達數倍至30倍;在水介質中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質溶液具有肯定的黏滯性、能變性和潤滑性;有較強的陽離子交換力量,對各種氣體、液體、有機物質有肯定的吸附力量,最大吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結性;具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色離子。

由于它具有特別的性質如膨潤性、粘結性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽離子交換性,所以廣泛用于各個工業領域。

國內外已在工農業生產24領域100多個部門中應用,有300多個產品,因而人們稱之為“萬能土”。

我國膨潤土的儲量世界第一位,種類齊全,分布廣,遍布26個省市,產量和出口均居世界前列。

由于膨潤土具有多種性質,因此在實際應用中會受到多種限制。

由于膨潤土在水中具有膨脹性、分散懸浮等特性,因此用膨潤土原土處理廢水時,效果較差,特殊是固一液分別速度慢,絮凝物脫水效果差,影響其實際應用。

雖然膨潤土具有較好的吸附性能,但直接用于吸附處理廢水中重金屬等離子型污染物,往往不能達到很好的處理效果。

由于膨潤土層間陽離子的水解,故未經改性的膨潤土原土吸附處理水中有機物的性能較差,大大限制了膨潤土在廢水處理中的應用。

由于膨潤土表面的親水性,未經改性的膨潤土在有機污染環境修復中效果較差,人們常常將膨潤土進行改性制得更有價值的膨潤土,提高其應用價值。

,加肯定量的水,使其具備足夠交換的自由鈉離子,與鈣基膨潤土混合勻稱,再施加肯定的壓力主要是剪切應力,如輪碾擠壓、雙螺旋擠壓、螺旋阻流擠壓、對輥擠壓等方式,使膨潤土顆粒分開,甚至把晶層推開,增加鈉離子與鈣蒙脫石的接觸面積,加速鈉離子交換鈣離子的過程。

同時在機械地擠壓和剪切中,機械能因摩擦和剪切而轉變成熱能,使膨潤土溫度上升,加快了鈉離子的運動速度,擴大了離子的運動范圍,有利于加速鈉離子對鈣離子的交換過程。

擠壓和剪切還會蒙脫石晶體產生斷鍵,暴露出來的原子價是正的硅原子、鋁原子或負的氧原子。

這些原子將產生吸附水,有利于蒙脫石的水化,也有利于吸附鈉離子而促進鈉化反應進行。

不采納擠壓方式,如懸浮液法和堆放鈉化法,靠堿水溶液中的鈉離子,也可以使鈣蒙脫石轉化為鈉蒙脫石。

通過選擇合適的酸改性劑,及對酸改性溫度、時間、濃度等因素與處理效果關系的爭論,結合比表面測定、掃描電鏡圖、化學成分測定等,分析了酸改性膨潤土的機理。

結果表明,經酸改性的膨潤土的吸附性能比原土均有提高,采納鹽酸改性的吸附劑不如用硫酸改性效果好;在肯定溫度范圍內,酸改性溫度對吸附劑處理廢水效果影響不大;當用酸活化膨潤土時,酸與鋁硅酸鹽發生物理化學反應,首先是蒙脫石間的+、+、2+、2+等陽離子轉變為酸的可溶性鹽類而溶出,從而減弱了原來層問的鍵力,使層狀晶格裂開,晶層間距擴大,孔道被疏通,表面活性增加,膨潤土的吸附力量也顯著提高。

同時在酸作用下,酸中的+會漸漸置換位于晶格表面的2+和2+,置換后的一部分+又可被溶液中的13+所取代,從而生成吸附力量比+強得多的鋁離子或鹽基性鋁離子,使活性膨潤土的吸附力量增加。

所以,用酸化法處理可以達到較好的活化目的,制備出具有較強的吸附力量和脫色力量的活性膨潤土。

1濕法:用水配制10%的膨潤土漿,使膨潤土充分水化,然后按肯定比例加入表面活性劑,在肯定溫度下反應3,在103。

下烘干,然后粉碎即可。

假如不進行烘干粉碎,此法可直接用于現場配制鉆井液。

2干法:在表面活性劑中加入少量的水使之溶解,然后把表面活性劑水溶液勻稱地噴灑在膨潤土干粉上,使膨潤土表面充分潤濕,適當地施加外力,并用小型捏合機捏合,使表面活性劑與膨潤土更好地接觸。

由于膨潤土的多重特性,在日常實際應用中收到了限制。

對膨潤土進行改性,不僅提高了它的應用價值,而且提高了它的作用效率,使膨潤土得到了更廣泛的應用。

例如:雖然膨潤土具有較好的吸附性能,但直接用于吸附處理廢水中重金屬等離子型污染物,往往不能達到很好的處理效果。

一般用于廢水處理的膨潤土是經過一次或二次改性處理,或將膨潤土熔燒成粒狀大面積材料,進一步增加其吸附力量及去除效果。

經處理過的膨潤土能使低濃度廢水中的2+%;且在處理染料溶液的脫色效果比不處理的提高20%~40%;可使陽離子染料為主的印染廢水脫色率達94%~100%。

由此可見,膨潤土的改性對實際應用具有特別的有用價值。

1.膨潤土可以用于處理煤氣、洗滌廢水。

用膨潤土處理印染廢水、煤氣洗滌廢水、味精廠等廢水、廢物,%。

有的處理廢水后再把回收物做成飼料添加劑。

用膨潤土處理、吸附廢油。

用膨潤土處理快餐的煎炸廢油、油污非常有效。

膨潤土是很好的吸附劑,當海上油船泄漏的油浮在海面上,可以在其上撒吸附劑后結塊清除。

2膨潤土可以用于處理有害氣體。

國外用膨潤土制成汽車排氣管、過濾器,主要是充分利用膨潤土的吸附性。

用膨潤土代替活性炭可降低卷煙中含有的焦油、自南某、屁古丁等,削減對人體的危害。

3膨潤土可以用于沙漠化治理。

荒漠化土的顆粒較粗,一般呈細砂、粉砂狀,無黏性,滲水性強。

而膨潤土的顆粒極細,有較強的膨脹性、黏性,兩者混合拌勻,即可變成能保水的種植土。

膨潤土含有很多有利于動、植物生長的成分,可以為動、植物供應多種養分。

用膨潤土防滲層鋪河道,可把有限的水引向遠方。

膨潤土防水層可用自然?鈉基膨潤土粉直接鋪,也可以用膨潤土與當地土攪拌夯實,或將膨潤土夾在兩層織物之間形成防水毯,快速修建儲水池、儲水窖、輸水渠。

膨潤土可作為添加劑加入化肥中。

化肥添加劑膨潤土遇水后能汲取大量水分,體積發生膨脹,特殊是鈉基膨潤土,膨脹后可達原體積的30倍左右,從而使較大的硫粒子變成細小硫粒子以利于農作物汲取。

膨潤土對尿素分解物可起臨時儲集作用,從而使氨能夠漸漸被農作物汲取,提高尿素的利用率。

在棉花種子播種前,用膨潤土的懸浮液噴灑種子并壓實,可促進種子發芽。

膨潤土是防止化肥結塊的好材料,在***%就可使***銨的松散度大為提高,,效果特別明顯。

湖南省地質討論所將鈣質膨潤土含蒙脫石65%礦粉施用于大田棉花、水稻、油菜與等養分等量施肥對比,%,水稻增產%,%,%,%~%。

當土壤改良劑膨潤土等粘土礦物施于農田后,能汲取大量的水、肥、腐殖酸、有機質,降低砂質土的孔隙度或滲透性,阻擋了水和肥滲于地下或蒸發損失。

同時因具有很強的離子交換力量,可使各種肥料以易汲取形式賦存于土壤中,實現養分和微量元素在土壤溶液與作物間的平衡交換。

此外膨潤土還能吸附毒性物質,阻擋***進入作物。

大量試驗證明:相宜作土壤改良劑的膨潤土以鈣基膨潤土為最好。

由于鈣基土吸水量適中,結塊性較差。

能夠供應農作物所需要的鈣,而鈉基土吸水量大,簡單使土壤濕度增高和消失可塑性,干燥時又易收縮變硬而結塊。

膨潤土可以用作動物飼料添加劑,主要是利用其吸附性、乳化特性和離子交換特性來生產反芻動物的非蛋白氮日糧。

膨潤土在反芻動物瘤胃中不僅對多余的氨具有明顯的吸附作用,而且還由于膨潤土具有良好的乳化特性和離子交換力量,從而能有效地改善機體的代謝過程。

利用膨潤土的高吸附性和高吸水率200%-300%,將其作為吸附劑,適量加入一般化肥尿素,即可生產飼用尿素。

在顆粒飼料生產中適當添加膨潤土,利用其細膩潤滑作用,既可明顯提高制粒機的生產效率和生產量,又可代替部分載體及微量元素,從而降低成品飼料的電耗和成本。

在研制反芻動物的專用鹽磚時,加入膨潤土,既有黏結作用,又是養分組分和載體。

例如:膨潤土可促進牛的生長,改進飼料轉化率,%,料肉比降低8%~10%。

在將來的進展中,膨潤土的結構打算了它是一種自然?的吸附劑,用膨潤土及改性膨潤土對環境進行治理具有獨特的優越性,適當對膨潤土進行改性,可以明顯提高它對污染物的去除力量,起到凈化水質作用,因此膨潤土在廢水處理中具有寬闊的應用前景。

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