膨潤(rùn)土是什么

膨潤(rùn)土又名膨土巖、班脫巖，它最早被發(fā)現(xiàn)于美國(guó)懷俄明州的古地層中，呈黃綠色黏土狀，加水后能膨脹成糊狀，后來(lái)人們把凡是有這種特質(zhì)的黏土統(tǒng)稱(chēng)為膨潤(rùn)土。膨潤(rùn)土一般為白色、淡黃色，因含鐵量不同又呈現(xiàn)出淺灰、淡綠、粉紅、褐紅、黑雜等顏色。具蠟狀、土狀或油脂光澤。膨潤(rùn)土有的松散如土，也有的致密堅(jiān)硬。它的主要化學(xué)組分是二氧化硅(SiO₂、三氧化二鋁(AI₂O₃)和水。氧化鐵和氧化鎂的含量有時(shí)也較高。此外，鈣、鈉、鉀等元素常以不同含量存在于膨潤(rùn)土中。膨潤(rùn)土的氧化鈉(Na₂O)和氧化鈣(CaO)含量對(duì)其理化性能和工藝技術(shù)性能影響頗大。

在自然界中，膨潤(rùn)土常以黏土巖的形式存在，蒙脫石為其主要礦物成分。根據(jù)蒙脫石層間可交換陽(yáng)離子種類(lèi)、含量，可將膨潤(rùn)土劃分為鈉基膨潤(rùn)土(堿性土)、鈣基膨潤(rùn)土(堿土性土)和天然漂白土(酸性土)三種。由于蒙脫石具有特殊的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使得膨潤(rùn)土具有吸水性、膨脹性、膠結(jié)性、陽(yáng)離子交換性和分散性及潤(rùn)滑性等性能，從而廣泛用于冶金球團(tuán)、鑄造型砂、鉆井泥漿以及造紙、橡膠等工業(yè)生產(chǎn)中。其中，鑄造型砂、鐵礦球團(tuán)、鉆井泥漿領(lǐng)域的消費(fèi)量約占世界產(chǎn)量的75％。

膨潤(rùn)土礦分布甚廣，全球總儲(chǔ)量約為25億噸，其中，美國(guó)、蘇聯(lián)和中國(guó)的儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的3/4，其次是意大利、希臘、澳大利亞和德國(guó)。在總儲(chǔ)量中，鈣基膨潤(rùn)土約占70％～80％，鈉基膨潤(rùn)土不足5億噸。因此，世界上的膨潤(rùn)土資源雖然十分豐富，但用量最大的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土仍十分短缺。我國(guó)的膨潤(rùn)土90％為鈣基膨潤(rùn)土。膨潤(rùn)土礦產(chǎn)遍布全國(guó)23個(gè)省，大型礦床20多個(gè)。其中，廣西寧明縣是膨潤(rùn)土儲(chǔ)量最多的地方，目前探明的儲(chǔ)量為6.07億噸，占全廣西總量的94.7％，占全國(guó)總量的25％，占全球總量的16.2％。

膨潤(rùn)土的特殊本領(lǐng)

膨潤(rùn)土的目的礦物是蒙脫石(Montmorillonite)，亦稱(chēng)微晶高嶺石或膠嶺石，是含少量堿及堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物。蒙脫石用手指搓磨時(shí)有滑感，加水后體積脹大數(shù)倍，在水中呈懸浮狀，水少時(shí)呈糊狀。

上文提到膨潤(rùn)土的特殊本領(lǐng)與蒙脫石所具有的特殊晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分有關(guān)，其特點(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)。由于蒙脫石類(lèi)質(zhì)同象種類(lèi)多，使之化學(xué)成分復(fù)雜，變化大。八面體空隙中的三價(jià)鋁離子常被低價(jià)的鎂、鐵離子置換：四面體空隙中的硅離子可被鋁離子置換。這種低價(jià)陽(yáng)離子替代高價(jià)陽(yáng)離子的置換，使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負(fù)電價(jià)。為了保持電中性，在結(jié)構(gòu)層之間，除水分子外，存在較大半徑的鈉、鈣、鎂陽(yáng)離子等。這些陽(yáng)離子是可交換的，從而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，這些特性使膨潤(rùn)土在24個(gè)領(lǐng)域的100多個(gè)部門(mén)得到了應(yīng)用。

膨潤(rùn)土的吸附性極強(qiáng)，能吸附8倍～15倍于本身體積的水量，吸水后體積可膨脹增大幾倍到十幾倍。它對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)均具有一定的吸附能力，最大吸附量為5倍于它自身的重量，尤其是酸性膨潤(rùn)土和經(jīng)酸處理活化的活性白土，對(duì)各種油類(lèi)具有良好的脫色性能。由于有很好的粘結(jié)力，膨潤(rùn)土可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線(xiàn)上漿，既節(jié)糧，又不起毛，漿后還不發(fā)出異味，可謂一舉多得。

目前，膨潤(rùn)土每噸價(jià)格在100元人民幣左右，改型活化后，用途的廣度與深度均有所擴(kuò)大，價(jià)格可上升到1000元／噸；若能制成有機(jī)膨潤(rùn)土，則工業(yè)利用價(jià)值大大提高，價(jià)格為15000元／噸。目前，國(guó)內(nèi)使用的有機(jī)土大部分來(lái)自進(jìn)口，少數(shù)來(lái)自國(guó)內(nèi)個(gè)別機(jī)構(gòu)，但品種、數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足工業(yè)需要。它是國(guó)家要重點(diǎn)發(fā)展的非金屬礦工業(yè)利用品種。

治污高手

如今，膨潤(rùn)土在治理污染中的能力越來(lái)越受到重視，在諸如水凈化和污水處理、食品工業(yè)廢料處理、作為放射性廢物的吸附劑和漂白土等方面都能看到膨潤(rùn)土的身影。

印染廢水是我國(guó)目前主要的工業(yè)廢水之一，廢水中的主要污染物有染料、漿料、助劑、纖維雜質(zhì)、油劑、酸堿以及無(wú)機(jī)鹽等。其特點(diǎn)是廢水量大、水質(zhì)復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、難以生物降解、色深、水質(zhì)變化快而無(wú)規(guī)律。其中，尤以染料的污染最為嚴(yán)重，其殘存的染料組分即使?jié)舛群艿?，也?huì)造成水體透光率降低，進(jìn)而導(dǎo)致水中生態(tài)環(huán)境被破壞。因此，如何對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色是處理的關(guān)鍵。

目前，國(guó)內(nèi)處理印染廢水多以生化法為主，有些也輔以化學(xué)法，但普遍存在處理投資費(fèi)用大、運(yùn)行成本高、處理效果不佳、色度去除困難等缺點(diǎn)。采用物理和化學(xué)處理法的也比較多。該處理法主要通過(guò)吸附、混凝沉淀、化學(xué)氧化等，去除一定的色度。其中，吸附脫色技術(shù)是依靠吸附劑的吸附作用來(lái)脫除染料分子。吸附劑包括可再生吸附劑，如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑，如各種天然礦物(膨潤(rùn)土、硅藻土)、工業(yè)廢料(煤渣、粉煤灰)及天然廢料(木炭、鋸屑)等。由于膨潤(rùn)土中的蒙脫石層間具有可交換的鈣、鎂、鈉等離子，顆粒表面往往存在負(fù)電荷和正電荷，負(fù)電荷又包括恒定負(fù)電荷和pH控制負(fù)電荷，這些性質(zhì)決定了膨潤(rùn)土具有良好的吸附、離子交換等性能，因而在印染廢水處理中獲得了廣泛的應(yīng)用。

專(zhuān)家利用天然膨潤(rùn)土對(duì)印染廠(chǎng)廢水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)pH值、催化劑、膨潤(rùn)土用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素的影響進(jìn)行了考察，以探索最佳工藝條件。研究表明，膨潤(rùn)土對(duì)含有酸性陽(yáng)離子染料的印染廢水有較好的處理能力，脫色率達(dá)90％以上，COD(化學(xué)需氧量)去除率達(dá)96.9％。采用膨潤(rùn)土對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，具有操作簡(jiǎn)單、周期適中、投資少等特點(diǎn)。要進(jìn)一步擴(kuò)大在膨潤(rùn)土印染廢水處理中的應(yīng)用，還需解決膨潤(rùn)土改性以及吸附飽和膨潤(rùn)土處置方面的問(wèn)題。

由于未經(jīng)改性的膨潤(rùn)土對(duì)去除廢水中有機(jī)物和脫色效果較差，故一般用于廢水處理的膨潤(rùn)土都要經(jīng)過(guò)改性，增大其比表面積，提高吸附能力。目前膨潤(rùn)土的改性方法主要有三種：焙燒法、酸浸法、鹽浸法。這三種方法均能改變膨潤(rùn)土的表面結(jié)構(gòu)，提高其吸附能力。

[責(zé)任編輯] 趙 菲