海泡石性质特性

1.1海泡石海泡石在自然界分布不广，属非金属矿，但因它独特的物理化学性质而被广泛地应用于生产生活中。世界上海泡石储量约5X107吨，其中我国已探明的储量在1000万吨以上，海泡石主要分布在湖南宁乡、湘潭、浏阳，河北唐山，江西乐平等地［17］。海泡石属于富含镁纤维状矿物，可分为土状海泡石和块状海泡石。自然界中海泡石分布不是很广，常与长石、凹凸棒石、石英、高岭土、绿泥石、滑石、蒙脱石等伴生，与菱镁矿、方英石、沸石、白云石、方解石、卤化物、天青石等共生。西班牙、美国等国家的海泡石资源较丰富［18］,为了改进海泡石的物化性能，对海泡石进行了大量的试验研究，取得了很多具有重大意义的研究成果。1.1.1海泡石的化学成分海泡石(Sepiolite)的结构化学式为Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4•8H2O［19］，其中二氧化硅含量一般在54〜60%之间，氧化镁含量多在21〜25%范围内，并常有少数置换的阳离子。1.1.2海泡石的物理性质海泡石一般情况下呈淡白或灰白色，属斜方晶系或单斜晶系。莫氏硬度2~2.5级［20］,密度1〜2.2g/cm3，可塑性好，收缩率低，溶于盐酸。由于海泡石具有特殊结构，，因而具有很大的比表面积，理论上，外比表面积达350m2/g，内比表面积达500m2/g，所以海泡石有极强的吸附性和脱色性。海泡石耐高温性能可达1500〜1700度，绝缘性能好，造型性能好。1.1.3海泡石的结构特性b OOQMge>OH图l.1海泡石结构示意图海泡石的结构如图1.1所示，属于链状结构，每六个硅氧四面体的顶角相反，因此形成2:1的层状结构，每个单元上下层相间排列的与化学键平行的孔隙，水分子和可交换的阳离子就位于其中。海泡石矿物的三维立体结构和Si-0-Si键把链拉在一起，使其成为延长的特殊晶形，故颗粒呈纤维状或棒状。海泡石含有大量的水，有三种存在状态：一种是进入通道的沸石水，可表示为H2O，另一种是羟基水，以-OH形式存在。第三种是受镁离子束缚的水分子(又称为结构水)，表示为-OH2。这三种形式的水对海泡石性质有很大的影响［21］。1.2海泡石的性质(1)吸附性海泡石由硅氧四面体和镁氧八面体相互连接成的三维立体结构，有贯穿整个结构发达的孔道和孔隙，，类似于沸石的结构。它的比表面积可高达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碱性中心，具有较强的极性，所以会先吸附极性较强的物质。这为某些物质的干燥和净化提供了新方法。近年对海泡石的吸附性能的研究表明，海泡石对有机染料、NH3［22］、SO2等有很好的吸附性。另外，海泡石对重金属离子如Cd(II)、Pb(II)等也有特殊吸附作用［23］。流变性天然海泡石呈纤维状，聚集成束状，在水或其它极性溶液时能迅速溶涨散开，形成的较小的纤维束或单体纤维，增大体积。形成了具有流变性能的稳定、高粘度的悬浮液。其流变性受剪切应力、浓度、pH值、时间、电解质及其它因素的影响。当海泡石散布于液体中时，单个纤维体既能自由运动，也能相互运动，可见它具有胶体的性能。耐热性和耐磨擦性海泡石摩擦材料制备原因主要有两方面的原因，首先海泡石具有良好的耐热性能，在高温条牛下其晶体仍能保持结构稳定；其次是因为海泡石具有极强的吸附能力和极大的比表面积［24］。催化性海泡石结构中含有大量的Si-OH基团，所以对有机物具有较强的亲和力，能与其直接作用，生成有机矿物衍生物，并且保留矿物原来的框架。研究发现海泡石可催化环己烯异构反应，但随着时间的延长，其活性则大大降低［25］。主要是由于天然海泡石表面的酸性很弱，上述反应条件对其结构有严重破坏作用。因此，科研人员很少将天然海泡石直接用作催化剂，一般常用化学或其它方法对其进行改性，将其修饰成适宜酸性、碱性条件。1.3海泡石的应用研究表1.1海泡石的用途分类行业用途医药净化剂、离子交换剂和发亮剂石油精炼和油脂脱色剂、吸附剂和过滤剂化工和酿造分子筛、酿酒和制糖环保去污剂和吸附剂制烟香烟滤嘴原料轻纺、化工悬浮剂、催化剂和增稠剂农业杀虫剂等的载体原料国防科学火箭、卫星方面的特殊陶瓷部件电焊条焊药配料塑造发泡剂和脫色剂

特种用纸催化载体、吸附剂海泡石的特殊结构形式决定了它的吸附性能、催化性能和流