海泡石性質(zhì)特性

1.1海泡石海泡石在自然界分布不廣，屬非金屬礦，但因它獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。世界上海泡石儲(chǔ)量約5X107噸，其中我國(guó)已探明的儲(chǔ)量在1000萬(wàn)噸以上，海泡石主要分布在湖南寧鄉(xiāng)、湘潭、瀏陽(yáng)，河北唐山，江西樂平等地［17］。海泡石屬于富含鎂纖維狀礦物，可分為土狀海泡石和塊狀海泡石。自然界中海泡石分布不是很廣，常與長(zhǎng)石、凹凸棒石、石英、高嶺土、綠泥石、滑石、蒙脫石等伴生，與菱鎂礦、方英石、沸石、白云石、方解石、鹵化物、天青石等共生。西班牙、美國(guó)等國(guó)家的海泡石資源較豐富［18］,為了改進(jìn)海泡石的物化性能，對(duì)海泡石進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，取得了很多具有重大意義的研究成果。1.1.1海泡石的化學(xué)成分海泡石(Sepiolite)的結(jié)構(gòu)化學(xué)式為Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4?8H2O［19］，其中二氧化硅含量一般在54?60%之間，氧化鎂含量多在21?25%范圍內(nèi)，并常有少數(shù)置換的陽(yáng)離子。1.1.2海泡石的物理性質(zhì)海泡石一般情況下呈淡白或灰白色，屬斜方晶系或單斜晶系。莫氏硬度2~2.5級(jí)［20］,密度1?2.2g/cm3，可塑性好，收縮率低，溶于鹽酸。由于海泡石具有特殊結(jié)構(gòu)，，因而具有很大的比表面積，理論上，外比表面積達(dá)350m2/g，內(nèi)比表面積達(dá)500m2/g，所以海泡石有極強(qiáng)的吸附性和脫色性。海泡石耐高溫性能可達(dá)1500?1700度，絕緣性能好，造型性能好。1.1.3海泡石的結(jié)構(gòu)特性b OOQMge>OH圖l.1海泡石結(jié)構(gòu)示意圖海泡石的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，屬于鏈狀結(jié)構(gòu)，每六個(gè)硅氧四面體的頂角相反，因此形成2:1的層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元上下層相間排列的與化學(xué)鍵平行的孔隙，水分子和可交換的陽(yáng)離子就位于其中。海泡石礦物的三維立體結(jié)構(gòu)和Si-0-Si鍵把鏈拉在一起，使其成為延長(zhǎng)的特殊晶形，故顆粒呈纖維狀或棒狀。海泡石含有大量的水，有三種存在狀態(tài)：一種是進(jìn)入通道的沸石水，可表示為H2O，另一種是羥基水，以-OH形式存在。第三種是受鎂離子束縛的水分子(又稱為結(jié)構(gòu)水)，表示為-OH2。這三種形式的水對(duì)海泡石性質(zhì)有很大的影響［21］。1.2海泡石的性質(zhì)(1)吸附性海泡石由硅氧四面體和鎂氧八面體相互連接成的三維立體結(jié)構(gòu)，有貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的孔道和孔隙，，類似于沸石的結(jié)構(gòu)。它的比表面積可高達(dá)900m2/g，因此具有很大的吸附性能。由于海泡石的表面含有大量的酸性和堿性中心，具有較強(qiáng)的極性，所以會(huì)先吸附極性較強(qiáng)的物質(zhì)。這為某些物質(zhì)的干燥和凈化提供了新方法。近年對(duì)海泡石的吸附性能的研究表明，海泡石對(duì)有機(jī)染料、NH3［22］、SO2等有很好的吸附性。另外，海泡石對(duì)重金屬離子如Cd(II)、Pb(II)等也有特殊吸附作用［23］。流變性天然海泡石呈纖維狀，聚集成束狀，在水或其它極性溶液時(shí)能迅速溶漲散開，形成的較小的纖維束或單體纖維，增大體積。形成了具有流變性能的穩(wěn)定、高粘度的懸浮液。其流變性受剪切應(yīng)力、濃度、pH值、時(shí)間、電解質(zhì)及其它因素的影響。當(dāng)海泡石散布于液體中時(shí)，單個(gè)纖維體既能自由運(yùn)動(dòng)，也能相互運(yùn)動(dòng)，可見它具有膠體的性能。耐熱性和耐磨擦性海泡石摩擦材料制備原因主要有兩方面的原因，首先海泡石具有良好的耐熱性能，在高溫條牛下其晶體仍能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；其次是因?yàn)楹Ｅ菔哂袠O強(qiáng)的吸附能力和極大的比表面積［24］。催化性海泡石結(jié)構(gòu)中含有大量的Si-OH基團(tuán)，所以對(duì)有機(jī)物具有較強(qiáng)的親和力，能與其直接作用，生成有機(jī)礦物衍生物，并且保留礦物原來(lái)的框架。研究發(fā)現(xiàn)海泡石可催化環(huán)己烯異構(gòu)反應(yīng)，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其活性則大大降低［25］。主要是由于天然海泡石表面的酸性很弱，上述反應(yīng)條件對(duì)其結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重破壞作用。因此，科研人員很少將天然海泡石直接用作催化劑，一般常用化學(xué)或其它方法對(duì)其進(jìn)行改性，將其修飾成適宜酸性、堿性條件。1.3海泡石的應(yīng)用研究表1.1海泡石的用途分類行業(yè)用途醫(yī)藥凈化劑、離子交換劑和發(fā)亮劑石油精煉和油脂脫色劑、吸附劑和過(guò)濾劑化工和釀造分子篩、釀酒和制糖環(huán)保去污劑和吸附劑制煙香煙濾嘴原料輕紡、化工懸浮劑、催化劑和增稠劑農(nóng)業(yè)殺蟲劑等的載體原料國(guó)防科學(xué)火箭、衛(wèi)星方面的特殊陶瓷部件電焊條焊藥配料塑造發(fā)泡劑和脫色劑

特種用紙催化載體、吸附劑海泡石的特殊結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了它的吸附性能、催化性能和流