黏土離子交換性應用

1. 黏土的應用

造陶瓷
工業用粘土礦有高嶺土、膨潤土（主要組成為蒙脫石）、活性白土（組成不定）等。高嶺土最早由中國在江西高嶺村開采，用來製造陶瓷。膨潤土於1888年在美懷俄明州開始開采，活性白土於1906年在美國得克薩斯州首次開采。
制水泥
與石灰岩混合後制水泥
用途
在工業、模型製造和藝術中做模型。藝術家使用黏土製做模型，但也適用黏土直接塑造藝術品
在飲水加工和其它化學工藝中作為離子交換器
高嶺石是瓷器的原料
高嶺石還可以使紙的表面特別光滑和吸收墨水
陶粒在建築業中作為隔離層以及在無土栽培中使用
密封垃圾填埋場
密封垃圾堆填區
在顏料工業和醫葯工業中作填補物
在催化劑中使用

2. 什麼叫黏土的陽離子交換容量其大小與水化性能有何關系

不同土壤來的陽離子源交換量不同，主要影響因素：a,土壤膠體類型，不同類型的土壤膠體其陽離子交換量差異較大，例如，有機膠體>蒙脫石>水化雲母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。b,土壤質地越細，其陽離子交換量越高。c,對於實際的土壤而言，土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高，其交換量就越大。d,土壤溶液pH值，因為土壤膠體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質pH值的影響，當介質pH值降低時，土壤膠體微粒表面所負電荷也減少，其陽離子交換量也降低；反之就增大。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。

3. 黏土礦物為什麼具有吸附性

因為黏土礦物晶體邊緣帶正電荷，陰離子基團可以靠靜電引力吸附在黏土礦物的邊回面上。介質中有答中性電解質存在時，無機陽離子可以在黏土礦物與陰離子型聚合物之間起“橋接”作用，使高聚物吸附在黏土礦物的表面上。

4. 什麼叫粘土礦物

粘土礦物
clay minerals

粘土和粘土岩中晶體一般小於2微米，主要是含水的鋁、鐵和鎂的層狀結構硅酸鹽礦物。有的在其成分中還有某些鹼金屬或鹼土金屬存在。粘土礦物包括高嶺石族礦物、蒙皂石、蛭石、粘土級雲母、伊利石、海綠石、綠泥石和膨脹綠泥石以及有關的混層結構礦物，此外還包括具過渡性的層鏈狀結構的坡縷石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶質的水鋁英石。除水鋁英石外均屬層狀或層鏈狀結構硅酸鹽，因此粘土礦物可按層狀結構硅酸鹽礦物的分類來劃分。
形態--粘土礦物的粒度細小，其大小和形態需用電子顯微鏡才能測定。多數粘土礦物如伊利石等呈鱗片狀，結晶良好的高嶺石則呈完整的假六方片狀。少數粘土礦物呈管狀（埃洛石）或纖維狀（坡縷石和海泡石）。
性質--晶體結構與晶體化學特點決定了它們的如下一些性質。①離子交換性。具有吸著某些陽離子和陰離子並保持於交換狀態的特性。一般交換性陽離子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+，常見的交換性陰離子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、（NO3）-。產生陽離子交換性的原因是破鍵和晶格內類質同象置換引起的不飽和電荷需要通過吸附陽離子而取得平衡。陰離子交換則是晶格外露羥基離子的交代作用。②粘土-水系統特點。粘土礦物中的水以吸附水、層間水和結構水的形式存在。結構水只有在高溫下結構破壞時才失去，但是吸附水、層間水以及海泡石結構孔洞中的沸石水都是低溫水，經低溫（100～150℃）加熱後就可脫出，同時象蒙皂石族礦物失水後還可以復水，這是一個重要的特點。粘土礦物與水的作用所產生的膨脹性、分散和凝聚性、粘性、觸變性和可塑性等特點在工業上得到廣泛應用。③粘土礦物與有機質的反應特點。有些粘土礦物與有機質反應形成有機復合體，改善了它的性能，擴大了應用范圍，還可作為分析鑒定礦物的依據。此外，粘土礦物晶格內離子置換和層間水變化常影響光學性質的變化。蒙皂石族礦物中的鐵、鎂離子置換八面體中的鋁，或者層間水分子的失去，都使折光率與雙折射率增大。
成因--粘土礦物的形成方式有3種：①與風化作用有關。風化原岩的種類和介質條件如水、氣候、地貌、植被和時間等因素決定了礦物種和保存與否。②熱液和溫泉水作用於圍岩，可以形成粘土礦物的蝕變富集帶。③由沉積作用、成岩作用生成粘土礦物。
用途--高嶺土主要用作陶瓷原料、造紙的填料和塗層；主要由蒙脫石構成的膨潤土用於作鑽井泥漿、精煉石油的催化劑和漂白劑、鐵礦球團的粘結劑和鑄形砂粘合劑；凹凸棒石粘土和海泡石粘土是製造抗鹽泥漿的優質原料、油脂的脫色劑和吸收劑。

5. 粘土礦物功能材料的制備及在含重金屬元素廢水處理中的應用

龔文琪 韓沛 王湖坤 劉艷菊 饒波瓊

（武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北武漢 430070）

摘要 研究了累托石-水淬渣及累托石-粉煤灰顆粒吸附材料制備的工藝條件、再生方法及其去除銅冶煉工業廢水中重金屬的條件。試驗結果表明：累托石與水淬渣的比例為1∶1，另加入10%的添加劑（IS）和50%的水，焙燒溫度為400℃時，製成的顆粒吸附材料不僅吸附效果好，而且散失率較低。在不調節銅冶煉工業廢水pH值的條件下，顆粒吸附材料用量為0.05g/cm³，反應時間為40 min，吸附溫度為25℃（常溫）時，Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的去除率分別為98.2%、96.3%、78.6%、86.2%、64.2%。累托石與粉煤灰的比例為1∶1，另加入15%的添加劑（IS）和50%的水，焙燒溫度為500℃時，製成的顆粒吸附材料不僅吸附效果好，而且散失率較低。在不調節銅冶煉工業廢水pH值的條件下，顆粒吸附材料用量為0.07g/cm³，反應時間為60 min，吸附溫度為25℃（常溫）時，Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的去除率分別為98.9%、97.5%、96.7%、90.2%、79.1%。處理後的水均符合國家污水綜合排放標准（GB8978—1996 ）的一級標准。吸附飽和的顆粒吸附材料用1 mol/L氯化鈉溶液再生效果好。該顆粒吸附材料具有分離容易、可重復使用、處理效果好、應用前景廣闊等優點^［1～11］。

關鍵詞 累托石；水淬渣；粉煤灰；顆粒吸附材料；再生；銅冶煉工業廢水

第一作者簡介：龔文琪（1948—），男，漢族，湖北省武漢市人，教授，博士生導師，礦物加工專業。電話：027-62574946，E-mail：[email protected]。

累托石是二八面體雲母和二八面體蒙脫石按1∶1構成的規則間層粘土礦物，具有獨特的結構、較強的吸附性和陽離子交換性^［1，2］。國內外學者研究了用累托石及其改性產物處理廢水^［3～5］，已取得可喜的進展。但是，研究者們發現這些粉狀吸附材料處理廢水時存在的主要問題是：吸附材料粒度細，遇水後易分散粉化，造成後續固液分離十分困難，易形成新的工業污泥，這種工業污泥因吸附物質的富集對環境的二次污染危害性更大；吸附材料不能重復使用，所吸附的物質不能回收，處理成本大大增加^［6］。為了解決這些問題，本文探討了累托石-水淬渣和累托石-粉煤灰顆粒吸附材料制備的工藝條件、再生方法及其在銅冶煉工業廢水處理中的應用，為銅冶煉工業廢水中Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋等重金屬離子的去除提供一種價格低廉、去除效果好的吸附材料。

一、試驗部分

（一）試驗材料

試驗所用累托石產自湖北鍾祥，由湖北名流累托石科技公司提供。其化學組成為：SiO₂43.82%，Al₂O₃34.25%，Fe₂O₃1.59%，CaO 3.76%，K₂O 0.93%，Na₂O 1.54%，MgO 0.36%，TiO₂2.97%；其礦物組成為：累托石85%；伊利石10%；高嶺石5%。

試驗所用高爐水淬渣取自武漢鋼鐵集團公司煉鐵廠。其化學組成為：SiO₂32.98%，Al₂O₃16.67%，Fe₂O₃0.70%，CaO 35.99%，K₂O 0.44%，MgO 8.52%，TiO₂1.43%。X射線衍射物相分析表明其為非晶相。

試驗所用粉煤灰是湖北華電集團黃石發電股份公司的干排粉煤灰。其化學組成為：SiO₂54.72%，Al₂O₃28.65%，Fe₂O₃4.14%，CaO 3.39%，K₂O 1.68%，MgO 0.78%，TiO₂1.22%。其礦物組成為：石英15%，莫來石15%，非晶相70%。

試驗所用銅冶煉工業廢水取自湖北省黃石市大冶有色金屬公司銅冶煉廠的實際廢水，水質分析結果為：Cu^2＋2.62 mg/dm³，Pb^2＋0.63 mg/dm³，Zn^2＋3.92 mg/dm³，Cd^2＋0.58 mg/dm³，Ni^2＋1.48 mg/dm³，pH 6.5。

（二）試驗儀器

D/MAX-RB X射線衍射儀、ST-2000比表面積與孔徑測定儀、XTLZ多用真空過濾機、F97-系列封閉化驗制樣粉碎機、XSB-70 B型ф200標准篩振篩機、20～400目標准檢驗篩、PHS-3C酸度計、SKFO-01電熱乾燥箱、SX2-4-13 馬弗爐、THZ-82恆溫水浴振盪器、AB204-N電子天平、JY38plus等離子體單道掃描直讀光譜儀（ICP-AES）。

（三）試驗方法

1.樣品的制備

累托石樣品採用反復分散-沉降的方法進行提純，水淬渣和粉煤灰樣品則直接使用。樣品均經烘乾及粉碎後篩分至小於240目備用。

2.累托石-水淬渣和累托石-粉煤灰顆粒吸附材料的制備

將經過制備的水淬渣或粉煤灰與累托石，另加添加劑（工業澱粉，簡稱IS）和水，按一定比例混合均勻，陳化24 h，製成粒徑1～3mm的顆粒，送至馬弗爐內焙燒2 h，自然冷卻至室溫即為所需顆粒吸附材料。

3.銅冶煉工業廢水的處理

在250 mL錐形瓶中加入100 mL銅冶煉工業廢水，加入一定量的顆粒吸附材料，放入恆溫水浴振盪器中（振盪頻率110 r/min）反應一定時間後，離心分離，取出上清液，測定重金屬離子的濃度並計算其吸附去除率η（%）：η＝（C_o-C_e）/C_o×100%，式中C_o和C_e分別為吸附前後溶液中重金屬離子的濃度（mg/dm³）。

4.顆粒吸附材料散失率的測定

准確稱取一定量的顆粒吸附劑（記為G₁），置於250 mL具塞的錐形瓶中，加入100 mL去離子水，在恆溫水浴振盪器中以110 r/min的振盪頻率於一定溫度條件下振盪一定時間後，用去離子水洗掉因粒狀吸附材料破碎而產生的粉末，然後將濕顆粒吸附材料置於103～105℃烘箱中烘至恆重，冷卻至室溫後稱重（記為G₂），則散失率P（%）的計算公式為^［7］：

P＝（G₁-G₂）/G₁×100%

二、試驗結果與討論

為了簡化處理工藝，降低處理成本，本試驗均在銅冶煉工業廢水的自然pH（即不調節pH）的條件下進行，考查了顆粒吸附材料制備的工藝條件、廢水處理工藝條件、顆粒吸附材料再生利用方法等對廢水中重金屬元素去除率的影響。

（一）顆粒吸附材料制備工藝條件的影響

1.焙燒溫度的影響

由試驗結果經過綜合考慮Cu的去除率及顆粒吸附材料的散失率，確定累托石-水淬渣和累托石-粉煤灰顆粒吸附材料的焙燒溫度分別為400℃和500℃，此時Cu的去除率較高而顆粒吸附材料的散失率較低。

2.累托石和水淬渣或粉煤灰混合比例的影響

累托石和水淬渣或粉煤灰混合比例對廢水中Cu的去除率的影響試驗結果可知，當累托石含量從10%增加到20%時，Cu的去除率有所增加，以後隨著累托石含量的增加，Cu的去除率呈下降的趨勢，而散失率隨累托石含量的增加一直呈下降趨勢。當累托石含量大於50%時，散失率接近0。從有效利用水淬渣和粉煤灰的角度考慮，確定累托石含量為50%，即水淬渣或粉煤灰與累托石的配比為1∶1，Cu的去除率較高且散失率很低。

3.添加劑比例的影響

由添加劑比例對累托石-水淬渣或累托石-粉煤灰顆粒吸附材料去除廢水中Cu的影響試驗結果可知：這兩種顆粒吸附材料中添加劑的含量分別為10%與15%時，Cu的去除率都很高，而散失率都很低，從去除效果及成本的角度考慮，確定這兩種顆粒吸附材料中添加劑的含量分別為10%與15%。

（二）顆粒吸附材料去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的效果

按上述試驗確定的制備條件：累托石與水淬渣的比例為1∶1，另加入10%的添加劑和50%的水，焙燒溫度為400℃；累托石與粉煤灰的比例為1∶1，另加入15%的添加劑和50%的水，焙燒溫度為500℃；分別製成顆粒吸附材料，用以進行去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的條件試驗。

1.反應時間的影響

在常溫（25℃）、顆粒吸附材料用量為0.03g/cm³的條件下，反應時間對去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的影響試驗結果表明，隨著反應時間的延長，重金屬元素去除率有逐漸增加的趨勢，使用累托石-水淬渣顆粒吸附材料40 min以後，或使用累托石-粉煤灰顆粒吸附材料60 min以後，去除率趨於平衡。因此，確定使用這兩種顆粒吸附材料的反應時間分別為40 min 和60 min。

2.吸附溫度的影響

在顆粒吸附劑用量為0.03g/cm³，累托石-水淬渣顆粒吸附材料反應時間為40 min，累托石-粉煤灰顆粒吸附材料反應時間為60 min的條件下，進行吸附溫度對去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的影響試驗。結果表明在25℃時，兩種顆粒吸附劑對重金屬元素的去除率均最高。因此，確定吸附溫度為25℃。

3.顆粒吸附材料用量的影響

在常溫（25℃）、累托石-水淬渣和累托石-粉煤灰顆粒吸附材料的反應時間分別為40 min和60 min的條件下，進行這兩種顆粒吸附劑的用量對去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的影響試驗，結果表明隨著吸附劑用量的增加，重金屬元素去除率逐漸增加。當累托石-水淬渣顆粒吸附劑用量大於0.03g/cm³，累托石-粉煤灰顆粒吸附劑用量大於0.05g/cm³時，重金屬元素去除率增加緩慢。因此，從成本角度考慮，確定這兩種顆粒吸附劑用量分別為0.03g/cm³和0.05g/cm³。

（三）正交試驗結果

以上探討了各個單因素（時間、溫度、用量）條件對於累托石-水淬渣或累托石-粉煤灰顆粒吸附材料對銅冶煉工業廢水中重金屬元素的去除效果。為了探討在各個單因素的交互作用下顆粒吸附材料對該廢水中重金屬元素的最佳去除效果，進行了三因素兩水平的正交試驗，結果如表1和表2所示。

，烘乾後再對銅冶煉工業廢水進行吸附處理，試驗結果見表3和表4。由表中可以看出，1 mol/L NaCl解吸再生效果最好，處理後的廢水中Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的殘留濃度仍低於國家污水綜合排放標准（GB8978—1996 ）的一級標准，去除率同新制備的顆粒吸附材料的去除率很接近，在解吸再生6次後，去除率為新材料去除率的80%，說明所制備的顆粒吸附材料重復使用效果較好。

三、結論

1）累托石-水淬渣和累托石-粉煤灰顆粒吸附材料制備的工藝條件為：累托石與水淬渣的比例為1∶1，另加入10%的添加劑（IS）和50%的水，焙燒溫度為400℃；累托石與粉煤灰的比例為1∶1，另加入15%的添加劑（IS）和50%的水，焙燒溫度為500℃。所製成的顆粒吸附材料不僅吸附效果好，而且散失率較低。

2）累托石-水淬渣顆粒吸附材料去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的適宜條件為：在自然pH值的條件下，顆粒吸附劑用量為0.05g/cm³，反應時間為40 min，溫度為25℃（常溫）。該條件下Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的去除率分別為98.2%、96.3%、78.6%、86.2%、64.2%。累托石-粉煤灰顆粒吸附材料去除銅冶煉工業廢水中重金屬元素的適宜條件為：在自然pH值的條件下，顆粒吸附劑用量為0.07g/cm³，反應時間為60 min，溫度為25℃（常溫）。該條件下Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的去除率分別為98.9%、97.5%、96.7%、90.2%、79.1%。處理後的廢水中這些重金屬元素的殘留濃度均低於國家污水綜合排放標准（GB8978—1996）的一級標准。

3）用1 mol/L NaCl對最佳吸附條件下吸附飽和的顆粒吸附材料進行解吸再生，然後用來處理銅冶煉工業廢水，處理後的廢水中Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋的殘留濃度仍低於國家污水綜合排放標准（GB8978—1996）的一級標准，去除率同用新制備的顆粒吸附材料時的去除率很接近。相對於其他吸附材料，顆粒吸附材料具有分離容易、可重復使用、成本低廉、處理效果好等優勢，因而具有良好的應用前景。

參考文獻

［1］江濤，劉源駿.累托石.武漢：湖北科學技術出版社，1989：1-48

［2］張小慶.累托石的改性及在廢水處理中的應用.西北工業大學學報，2003

［3］孫家壽，張澤強，劉羽.累托石層孔材料處理含鉻廢水的研究.岩石礦物學雜志，2001，20（4）：555-558

［4］孫家壽，鮑世聰，李春領等.改性累托石處理含氰電鍍廢水研究.非金屬礦，2001，（1）

［5］王湖坤，龔文琪.黏土礦物材料在重金屬廢水處理中的應用.工業水處理，2006，26（4）：4-7

［6］孫秀雲，王連軍，周學鐵.凹凸棒土-粉煤灰顆粒吸附劑的制備及改性.江蘇環境科技，2003，16（2）：1-3

［7］吳達華，吳永革，林蓉.高爐水淬礦渣結構特性及水化機理.石油鑽探技術，1997，（1）

［8］許鵬舉，岳欽艷，張艷娜等.PDMDAAC改性高爐渣處理印染廢水的研究.工業水處理，2006，（5），62-64

［9］李亞峰，孫鳳海，牛晚揚等.粉煤灰處理廢水的機理及應用.礦業安全與環保，2001，（02）

［10］李春青，普紅平.粉煤灰的改性及其在廢水處理中的應用.中國資源綜合利用，2006，（11）

［11］程愛華，王建東，姚改煥.粉煤灰在水處理中的應用.能源與環境，2006，（01）

Preparation of clay functional materials and their application in treatment of heavy metal-containing wastewater

Gong Wenqi，Han Pei，Wang Hukun，Liu Yanju，Rao Boqiong

（School of Resources and Environmental Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，Hubei，China）

Abstract：The preparation technological conditions and regeneration method of two novel granulated adsorbing materials of rectorite/fly ash composite（Material 1）and rectorite/water quenched-slag composite（Material 2 ） and the use of them to remove heavy metals from copper smelting plant wastewater have been studied.The experimental results showed that under the preparation conditions with the ratio of rectorite to fly ash or water quenched slag of 1∶1，the amount of the additive（Instrial Starch，IS） of 15%（Material 1） or 10%（Material 2），the addition of 50%water，and the calcination temperature of 500℃（Material 1） or 400℃（Material 2），the efficiency of heavy metal removal with the granulated materials was the best，whereas the ra tio of disintegration loss was low.Under the treatment conditions of natural pH，and with the addition of the granulated materials of 0.07g/cm³（Material 1） or 0.05g/cm³（Material 2），a reaction time of 60 minutes（Material 1 ） or 40 minutes（Material 2 ），and the adsorption temperature of 25℃，the efficiency for the gran ulated materials to remove Cu^2＋，Pb^2＋，Zn^2＋，Cd^2＋and Ni^2＋from copper smelting plant wastewater was 98.9%，97.5%，96.7%，90.2%and 79.1%（Material 1 ） or 98.2%，96.3%，78.6%，86.2%and 64.2%（Material 2），respectively，and the quality indexes of the wastewater after treatment conformed with the first level of integrated wastewater discharge standard（GB8978—1996 ） .The granulated materials saturat ed with heavy metal ions on the surface could be regenerated with quite good efficiency by washing with 1 mol/L sodium chloride（NaCl） solution.The granulated adsorbing materials had the advantages of high efficiency in wastewater treatment，easy method of solid-liquid separation and regeneration，and have a broad prospect of applications.

Key words：Rectorite，water quenched-slag，fly ash；granulated adsorbing material，regeneration，copper smelting plant wastewater.

6. 粘土的陽離子交換容量（CEC）是什麼哪位高人解釋下

分散介質ph=7時，從粘土上所能交換下來的陽離子總量。包括交換性鹽基和交換性氫。以100g粘土交換下來的總陽離子摩爾表示。符號cec。通過測定粘土的陽離子交換容量，可以了解粘土表面所帶的負電荷。

7. 粘土產生陽離子交換的原因是什麼

粘土產生陽離子交換的原因是陽離子的代換能力隨離子價數的增加而增大，因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大，等價離子代換能力的大小，隨原子序數的增加而增大離子運動速度愈大，交換力愈強陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
黏土離子交換ioncxchayeinclay-watersystem粘土粒子表面是帶電的，可從溶液中吸附異性離子。勃十顆粒吸附離子可被水溶液中的離子取代，即離子相互交換過程。依鞘土表面所帶電性不同，有陽離子交換和陰離子交換兩種。離子文換能力與砧土種類，交換離了的場強以及離子的幾何形狀等因素有關。

8. 什麼是黏土

黏土是一種重要的礦物原料，廣泛分布於世界各地的岩石和土壤中，由多種硅酸鹽和一定量的氧化鋁、鹼金屬氧化物組成，黏土礦物用水濕潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，具有與其他陽離子交換的能力。
黏土廣泛應用於醫葯製造、塗料，陶瓷，水泥，飼料、橡膠、耐火材料及模型製造等。
另外黏土具有離子交換能力，可提高硅藻泥活性黏土的種類有很多，其功能和特性也有所不同，嘉利彩硅藻泥中添加多種黏土成分，比如高嶺土、膨潤土、耐火黏土、礦石黏土等

9. 粘土礦物的性質

晶體結構與晶體化學特點決定了它們的如下一些性質。①離子交換性。具有吸著某些陽離子和陰離子並保持於交換狀態的特性。一般交換性陽離子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常見的交換性陰離子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高嶺石的陽離子交換容量最低,5～15毫克當量/100克；蒙脫石、蛭石的陽離子交換容量最高，100～150毫克當量/100克。產生陽離子交換性的原因是破鍵和晶格內類質同象置換引起的不飽和電荷需要通過吸附陽離子而取得平衡。陰離子交換則是晶格外露羥基離子的交代作用。②粘土－水系統特點。粘土礦物中的水以吸附水、層間水和結構水的形式存在。結構水只有在高溫下結構破壞時才失去，但是吸附水、層間水以及海泡石結構孔洞中的沸石水都是低溫水，經低溫(100～150℃)加熱後就可脫出，同時象蒙皂石族礦物失水後還可以復水，這是一個重要的特點。粘土礦物與水的作用所產生的膨脹性、分散和凝聚性、粘性、觸變性和可塑性等特點在工業上得到廣泛應用。③粘土礦物與有機質的反應特點。有些粘土礦物與有機質反應形成有機復合體，改善了它的性能，擴大了應用范圍，還可作為分析鑒定礦物的依據。如蒙脫石中可交換的鈣或鈉被有機離子取代後形成有機復合體，使層間距離增大，從原有親水疏油轉變為親油疏水，利用這種復合體可以制備潤滑脂、油漆防沉劑和石油化工產品的添加劑。其他如蛭石、高嶺石、埃洛石等也能與有機質形成復合體。此外，粘土礦物晶格內離子置換和層間水變化常影響光學性質的變化。蒙皂石族礦物中的鐵、鎂離子置換八面體中的鋁，或者層間水分子的失去，都使折光率與雙折射率增大。

10. 粘土有哪些特徵及其在無機非金屬材料生產過程中的作用

陶瓷材料的原料，耐火