膨潤(rùn)土的進(jìn)一步研究

時(shí)間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機(jī)器

進(jìn)一步研究蒙脫石原礦及吸附鋅后蒙脫石的紅外光譜圖（見圖3-1），可以看出蒙脫石原礦在3622cm-l位置出現(xiàn)較強(qiáng)的羥基伸縮振動(dòng)吸收譜．1636cm-1為蒙脫石層間吸附水H―O―H的彎曲振動(dòng)，在1040cm-1附近的Si―O―Si伸縮振動(dòng)吸收譜分裂為1093cm-1和1022cm-1雙峰，說明該蒙脫石層間陽離子含Na+。在膨潤(rùn)土加工過程中，需要用到很多的膨潤(rùn)土設(shè)備。吸附Zn2+后，3622cm-1位置羥基伸縮振動(dòng)吸收譜減弱，同時(shí)蒙脫石層間吸附水H―O―H的伸縮振動(dòng)由3420cm-1向低頻3240cm-1方向移動(dòng)，H―O―H的彎曲振動(dòng)由1636cm-1向低頻1618cm-1方向移動(dòng)。而Si―O―Si伸縮振動(dòng)吸收譜向高頻方向移動(dòng)并分裂為三個(gè)吸收譜：1152cm-1、1104cm-1和1034cm-1。這表明，Zn2+交換了蒙脫石層間城中的Ca2+、Na十等離子，由于Zn2+具有較強(qiáng)的水化作用，使蒙脫石層間吸附水的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)吸收譜發(fā)生變化，使Si―O―Si伸縮振動(dòng)吸收譜向高頻方向移動(dòng)，并且Zn2+在蒙脫石層間域中大量水解，形成[Zn（OH）（H2O）p―1]+。[Zn（OH）（H2O）p―1]+與蒙脫石硅鋁層之間形成氫鍵，使得Si―O―Si、Si―O之間的簡(jiǎn)并消失，分裂成三個(gè)吸收譜峰。因此，可推斷吸附Zn2+在蒙脫石層間發(fā)生了水解作用。

對(duì)比原礦及吸附鋅后的礦物進(jìn)行差熱（DTA）分析與熱重（TG）分析結(jié)果，也表明進(jìn)入蒙脫石層間的Zn2+發(fā)生了水解反應(yīng)。蒙脫石原礦差熱曲線有三個(gè)吸熱谷，其前列吸熱谷為一復(fù)谷，在136℃和169℃有兩個(gè)大而寬的低溫吸熱谷，構(gòu)成前列吸熱谷，主要是脫出吸附水和層間水。由吸熱復(fù)谷的形狀可以判斷蒙脫石為典型的鈣基蒙脫石，層間水失重為16. 46%。在533℃和642℃，差熱曲線上出現(xiàn)脫羥吸熱谷，也即第二吸熱谷。此時(shí)，脫出結(jié)晶水，但不發(fā)生明顯的非晶質(zhì)化，雖然失去了結(jié)構(gòu)羥基水，但還保持原有的層結(jié)構(gòu)格架，只是結(jié)構(gòu)發(fā)生歪扭，蒙脫石的特性也喪失，脫羥失重為4. 25%。蒙脫石的第三吸熱谷位于921℃．標(biāo)志著蒙脫石結(jié)構(gòu)的解體，呈非晶態(tài)。蒙脫石吸附鋅后，由于其層間的Ca2+被Zn2+交換，使前列吸熱谷由復(fù)谷轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)獨(dú)立的吸熱谷，前列吸熱谷為130℃，同時(shí)脫出吸附水和層間水，失重為14. 64%。第二吸熱谷為288℃，則對(duì)應(yīng)于蒙脫石層同域中Zn2+水解產(chǎn)物[Zn（OH）（H2O）p―1]+中羥基的脫除，失重為2.55%。500℃以后的差熱曲線變化不大。由此可見，在蒙脫石層間域中的無機(jī)陽離子可發(fā)生明顯的水解反應(yīng)。

吳大清等（2000）研究了稀溶液中Pb2+、Zn2+與蒙脫石的界面交換過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)初期，Pb2+、Zn2+在蒙脫石層間發(fā)生水解。