蒙脫土離子交換率

A. 蒙脫土的介紹

蒙脫土（英文名稱montmorillonite）又名膠嶺石、微晶高嶺石，一種硅酸鹽的天然礦物，為膨潤土礦的主要礦物組分。含Al2O316.54%；MgO4.65%; SiO250.95%。結構式為（Al，Mg）2〔SiO10〕(OH)2·n H2O。單斜晶系，多位微晶，集合體呈土狀、球粒等狀。白色微帶淺灰色，含雜質時呈淺黃、淺綠、淺藍色，土狀光澤或無光澤，有滑感。加水後其體積可膨脹數倍，並變成糊狀物。受熱脫水後體積收縮。具有很強的吸附能力和陽離子交換性能，主要產於火山凝灰岩的風化殼中。蒙脫土（包括鈣基、鈉基、鈉-鈣基、鎂基蒙脫土）經剝片分散、提純改型、超細分級、特殊有機復合，平均晶片厚度小於25nm，可做漂白劑、吸附劑填充劑，被稱為「萬能材料」。

B. 蒙脫土的蒙脫土的性能和用途

【溶解性】微溶於苯、丙酮、乙醚等有機溶劑，不溶於水。
【相對密度】d425 2~3
【CAS號】1318-93-0
【EINECS號】215-288-5
蒙脫土是一類由納米厚度的表面帶負電的硅酸鹽片層，依靠層間的靜電作用而堆積在一起構成的土狀礦物，其晶體結構中的晶胞是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構成。具有獨特的一維層狀納米結構和陽離子交換性特性，從而賦予蒙脫土諸多改性的可能和應用領域的擴大。經改性的蒙脫土具有很強的吸附能力，良好的分散性能，可以廣泛應用高分子材料行業作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強聚合物綜合物理性能的作用，同時改善物料加工性能。在聚合物中的應用可以在聚合物時添加，也可以在熔融時共混添加（通常採用螺桿共混）。

C. 蒙脫土的CEC 是什麼意思

蒙脫土的陽離子交換容量，是指ph=7時蒙脫土內部陽離子與外界陽離子進行交換的最大容量。通常在60-120mmol/100G范圍內

D. 蒙脫土的蒙脫土的無機改性

蒙脫土經過改性可使其性能更優越，改性後的蒙脫土具有較大的層間距，較好的熱穩定性和可調變的酸性，可作為新型的催化材料和吸附材料。目前所採用的蒙脫土的無機改性劑主要有酸和無機鹽兩類，另外還有蒙脫土的鈉化改性等。
（1）酸改性：簡單酸改性主要是用硫酸、鹽酸、磷酸或它們的混合酸洗滌或將加有酸的蒙脫土懸浮液加熱一定時間。最佳酸化條件隨蒙脫土產地不同而異，即與其化學組成、水合程度及陽離子交換性質有關。也可以採用以 AlCl3、FeCl3、ZnCl2等為代表的金屬鹵化物Lewis 酸。用酸處理時，蒙脫土層間的 K、Na、Ca、Mg等陽離子轉變為酸的可溶性鹽類而溶出，從而削弱了原來層間的結合力，使層間晶格裂開，層間距擴大，因而改性後的比表面積和吸附能力顯著增加。
通過酸化改性的蒙脫土的比表面積增大，孔徑也增大，而且具有更強的吸附性和化學活性，具有很高的吸附和催化性能，是一種非常好的中孔載體材料。處理後的蒙脫土可廣泛的應用於油品脫色、制無碳復寫紙、催化劑載體及污水處理等方面。
（2）鈉化改性
天然蒙脫土按其層間可交換陽離子的種類分為氫基、鈣基、鈉基、鋰基等蒙脫土，以鈣基蒙脫土為主，但其性能較差，產品附加價值低。鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土有更好的膨脹性、陽離子交換性，水介質中的分散性、粘性、潤滑性、熱穩定性及較高熱濕壓強度和抗壓強度。可用NaCl乙醇溶液、碳酸鈉、焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉作為改性劑交換鈣基蒙脫土為鈉基蒙脫土。
（3）無機鹽改性
無機鹽改性是通過加入一種或多種無機金屬水合陽離子與蒙脫土層間可交換的陽離子進行交換，這些離子充當了平衡硅氧四面體上負電荷的作用，同時由於在層間溶劑的作用下，可以使蒙脫土剝離分散成更薄的單晶片。用於蒙脫土改性的鹽主要有鋁鹽、鎂鹽、鋅鹽、銅鹽等。

E. 為什麼鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土好

天然蒙脫土大體上分為鈉基土和鈣基土。當蒙脫土中Na+或Ca2+含量占其可交換陽離子總量的50%以上時，分別稱之為鈉蒙脫土(Na-MMT)或鈣蒙脫土(Ca-MMT)。鈉蒙脫土與鈣蒙脫土相比較，前者工藝性能明顯優於後者。鈉基土的吸水率和膨脹倍數更大、陽離子交換容量更高、水分散性更好、膠質價更高，其膠體懸浮液的觸變性、粘度、潤滑性、熱穩定性等都更好。

F. 蒙脫土的蒙脫土的有機改性

蒙脫土由於層間的大量無機離子而表現出來的疏油性，不利於其在聚合物基體中的分散，因此要對其進行有機改性，其目的旨在改變蒙脫土表面的高極性，使蒙脫土層間由親水性轉變為親油性，降低其表面能，同時使蒙脫土的層間距增大，使聚合物的鏈或單體能進入層間，從而製造出納米復合材料。蒙脫土常用的有機改性劑有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、聚合物單體和偶聯劑等。例如採用陽離子表面活性劑改性常用十六或十八烷基三甲基等季銨鹽處理蒙脫土，發生陽離子交換反應。使有機集團覆蓋蒙脫土表面或揷入其層間，使其表面能發生變化，增大了層間距，使其由原來的親水性轉變為親油性。

G. DK系列蒙脫土的改性劑是什麼

Cu,Co和Ni無機金屬陽離子,十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、α-烯烴磺酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉等有機陰離子表面活性劑及十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨等有機陽離子表面活性劑

為增加蒙脫土(montmorillonite,MMT)和有機物的相容性和研究插層劑種類對MMT結構和性能的影響,採用Cu,Co和Ni無機金屬陽離子,十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、α-烯烴磺酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉等有機陰離子表面活性劑及十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨等有機陽離子表面活性劑作為改性劑,對蒙脫土進行一次改性和二次改性,制備出一系列改性蒙脫土。研究了改性劑種類、插層方式、插層次序對插層效果的影響。X射線衍射分析表明:一次改性時,插層劑均能進入蒙脫土的層間,改性土的層間距由1.04nm增加到1.7～3.52nm;二次改性時,先陽離子後陰離子的插層順序有利於層間距增大(4.14nm),還可利用配位作用將二次改性劑引入金屬離子一次改性MMT中,使層間距增大。改性機理研究認為:陽離子改性機理為層間離子交換,而陰離子改性機理是改性劑和MMT表面形成了氫鍵。沉降實驗表明一次改性土和二次改性土在有機溶劑中分散能力有所增強。

《改性劑種類對蒙脫土結構和性能的影響》

作者：王毅 馮輝霞 雒和明 張婷 張建強
單位：蘭州理工大學石油化工學院 蘭州理工大學石油化工學院 蘭州理工大學石油化工學院 蘭州理工大學石油化工學院 蘭州理工大學石油化工學院 蘭州730050 蘭州730050 蘭州730050 蘭州730050 蘭州730050
關鍵詞：有機蒙脫土 插層劑 一次插層 二次插層
分類號：TD985
出版年,卷(期):頁碼：2007,35(5):563-567

H. 測定膨潤土（蒙脫石）陽離子交換容量CEC有什麼意義

膨潤土（蒙脫石）晶層中的陽離子具有可交換性能，在一定的物理—化學條件下，不僅Ca2+、Mg2+、Na+、K+等可相互交換，而且H+、多核金屬陽離子（如羥基鋁十三聚體）、有機陽離子（如二甲基雙十八烷基氯化銨）也可交換晶層間的陽離子。陽離子交換性是膨潤土（蒙脫石）的重要工藝特性，利用這一特性，可進行膨潤土的改型，由鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土、活性白土、鋰基膨潤土、有機膨潤土、柱撐蒙脫石等產品。 陽離子交換容量（Cation Exchange Capacity）是指PH值為7的條件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等陽離子總量，簡稱為CEC。膨潤土礦陽離子交換容量和交換性陽離子是判斷膨潤土礦質量和劃分膨潤土礦屬型的主要依據， CEC值愈大表示其帶負電量愈大，其水化、膨脹和分散能力愈強；反之，其水化、膨脹和分散能力愈差。如北票市膨潤土陽離子交換容量CEC 為66.7mmol/100g，阜新市的膨潤土陽離子交換容量CEC 為85.55 mmol/100g，內蒙古優質膨潤土陽離子交換容量CEC為115—139 mmol/100g。
研究表明，蒙脫土的片層中間的CEC通常在60-120mmol/100G范圍內，這是一個比較適合與聚合物插層形成納米復合材料的離子交換容量。因為如果無機物的離子交換容量太高，極高的層間庫侖力使得無機物片層間作用力過大，不利於大分子鏈的插入；如果無機物的離子交換容量太低，無機物不能有效地與聚合物相互作用，不足以保證無機物與聚合物基體的相容性，同樣不能得到插層納米復合物材料。適宜的離子交換容量、優良的力學性能使得蒙脫土成為制備PLS納米復合材料的首選礦物。CEC值和膨潤土（蒙脫石）的內表面積與蒙脫石含量呈正相關關系，用陽離子交換容量CEC 為100mmol/100g的膨潤土和 用陽離子交換容量CEC 為61mmol/100g的膨潤土製備插層納米復合物材料，盡管層間距相差不大(d001=1.98和1.91nm)，但比表面(421.5和127.2m2。g-1)和吸氨量(318.3和80.7mg。g-1)卻有較大的差別. 與原料土的比表面(76.0和90.5m2。g-1)及吸氨量(49.2和62.1mg。g-1)相比，分別增加5.5和1.4倍及6.5和1.3倍，比表面和吸氨量的增加倍數有一定的對應關系. 這說明層電荷密度主要影響材料的表面性質. 由於層間距(d001)的變化主要取決於交聯劑的大小, 因而不同層電荷密度對於採用同種的交聯劑制備材料的層間距影響不大。
測定CEC的方法很多，如定氮蒸鎦法、醋酸銨法、氯化銨-醋酸鈉法、氯化銨-無水乙醇法、氯化銨-氨水法、氯化鋇-硫酸法等。目前，膨潤土CEC測定是依據國標JC/T 593—1995（膨潤土試驗方法）。具體方法如下：
（1）方法提要
用含指示陽離子NH4+的提取劑處理膨潤土礦試樣，將試樣中可交換性陽離子全部置換進入提取液中，並使試樣飽和吸附指示陽離子轉化成銨基上。將銨基土和提取液分離，測定提取液中的鉀、鈉、鈣及鎂等離子，則為相應的交換性陽離子量。
（2）主要試劑和材料
a. 離心機：測量范圍為0～400r/min；
b. 磁力攪拌器：測量范圍為50～2 400r/min』
c. 鉀、鈉、鈣、鎂混合標准溶液〔c(0.01Na+、0.005Ca2+、0.005Mg2+、0.002K+)〕稱取0.5004g碳酸鈣(基準試劑)，0.201 5g氧化鎂(基準試劑)，0.5844g氯化鈉(高純試劑)和0.1491g氯化鉀(高純試劑)於250mL燒杯中，加水後以少量稀鹽酸使之溶解(小心防止跳濺)。加熱煮沸趕盡二氧化碳，冷卻。將溶液移入1 000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，移於乾燥塑料瓶中保存；
d. 交換液：稱取28.6g氯化銨置於250mL水中，加入600mL無水乙醇，搖勻，用1+1氨水調節pH為8.2，用水稀釋至1L，即為0.5mol/L氯化銨-60%乙醇溶液。
e. EDTA標准溶液〔c(0.01EDTA)〕：取3.72g乙二胺四乙酸二鈉，溶解於1 000mL水中。
標定：吸取10mL0.01mol/L氯化鈣(基準試劑)標准溶液於100mL燒杯中，用水稀釋至40～50mL左右。加入5mL4mol/L氫氧化鈉溶液，使pH≈12～13，加少許酸性鉻藍K-萘酚綠B混合指示劑，用EDTA溶液滴至純藍色為終點。
c1= c2·V3/ V4
式中：
c1——EDTA標准溶液的實際濃度，mol/L；
c2——氯化鈣標准溶液的濃度，mol/L；
V3——氯化鈣標准溶液的體積，mL；
V4——滴定時消耗EDTA標准溶液的體積，mL。
f. 洗滌液：50%乙醇，95%乙醇。
（3）試驗步驟
稱取在115～110℃下烘乾的試樣1.000g，置於100mL離心管中。加入20mL50%乙醇，在磁力攪拌器上攪拌3～5min取下，離心(轉速為300r/min左右)，棄去管內清液，再在離心管內加入50mL交換液，在磁力攪拌器上攪拌30min後取下，離心，清液收集到100mL容量瓶中。將殘渣和離心管內壁用95%乙醇洗滌(約20mL)，經攪拌離心後，清液合並於上述100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，待測。殘渣棄去。
交換性鈣、鎂的測定，取上述母液25mL，置於150mL燒杯中，加水稀釋至約50mL，加1mL1+1三乙醇胺和3～4mL4mol/L氫氧化鈉，再加少許酸性鉻藍K-萘酚綠B混合指示劑，用0.01mol/LEDTA標准溶液滴定至純藍色，記下讀數V5，然手用1+1鹽酸中和pH為7，再加氨水-氯化銨緩沖溶液(pH=10)，再用0.01mol/LEDTA標准溶液滴至純藍色記下讀數V6。
交換性鉀、鈉的測定：取25mL母液於100mL燒杯中，加入2～3滴1+1鹽酸，低溫蒸干。加入1mL1+1鹽酸及15～20mL水，微熱溶解可溶性鹽，冷卻後溶液移入100mL容量瓶中，以水稀釋至刻度、搖勻，在火焰光度計上測定鉀、鈉。標准曲線的繪制：分取0、3、6、9、12、15mL鉀、鈉、鈣、鎂混合標准溶液於100mL容量瓶中，加入2mL1+1鹽酸，用水稀釋至刻度、搖勻。在與試樣同一條件下測量鉀、鈉的讀數，並繪制標准曲線(此標准系列分別相當於每100g樣中含有0、170、345、520、690、860mg的交換性鈉和0、60、120、175、240、295mg的交換性鉀。
（4）結果計算
鈣、鎂的含量按下式計算：
交換性鈣g/100g= （40c5V5）/（2.5m3）
交換性鎂g/100g=[ 24c5(V6-V5)]/ （2.5m3）
式中：
c5—EDTA標准溶液的實際摩爾濃度mol/L；
V6、V5—滴定時耗用EDTA標准溶液的毫升數，mL；
m3——試樣質量，g。
鉀、鈉的含量按(10)式計算：
交換性鉀(g/100g)= Kmg /（2.5m3）
交換性鈉(g/100g)= Namg/（2.5m3）
式中：
Kmg，Namg—由標准曲線上查得的鉀鈉的毫克數；
m3——試樣質量，g。

I. 蒙土是什麼東西

土納米復合材料。
納米塑料中用作納米無機相材料的蒙脫土（MMT），是我國豐產的一類天然粘土礦物，是一種層狀硅酸鹽。其結構片層是納米尺度的，包含有三個亞層，在兩個硅氧四面體亞層中間加含一個鋁氧八面體亞層，亞層之間通過共用氧原子以共價鍵連接，結合極為牢固。整個結構片層厚約1NM，長寬約100NM，由於鋁氧八面體亞層中的部分鋁原子被低價原子取代，片層帶有負電荷，過剩的負電荷靠游離於層間的NA＋、CA2＋和MG2＋等陽離子平衡，因此容易與烷基季胺鹽或其他有機陽離子進行離子交換反應生成有機化蒙脫土，有機化蒙脫土成親油性，並且層間的距離增大，因此有機蒙脫土能進一步與單體或聚合物熔體反應，在單體聚合或聚合物熔體混合的過程中剝離為納米尺度的結構片層，均勻分散到聚合物基體中，從而形成納米塑料。這種插層復合技術是基於在傳統工藝基礎上的技術革新，不需要新的高昂設備投資，工藝簡單，操作方便，環境友好，特別適合於聚合物改性，容易實現工業化生產。

蒙脫土(無機高分子類增稠劑)簡介

蒙脫土----最有商業用途的無機高分子類增稠劑
無機高分子類增稠劑一般具有三層的層狀結構或-個擴張的格子結構，最有商業用途的兩類是蒙脫土和水輝石。其增稠機理是無機高分子在水中分散時，其中的金屬離子從晶片往外擴散，隨著水合作用的進行，它發生溶脹，到最後片晶完全分離，其結果形成陰離子層狀結構片晶和金屬離子的透明膠體懸浮液。在這種情況下，片晶帶有表面負電荷，它的邊角由於出現晶格斷裂面而帶有少量的正電荷。在稀溶液中，其表面的負電荷比邊角的正電荷大，粒子之間發生相互排斥，故不會產生增稠作用。隨著電解質的加入和濃度增加，溶液中離子濃度的增加，片晶表面電荷減少。這時，主要的相互作用由片晶間的排斥力轉變為片晶表面的負電荷與邊角正電荷之間的吸引力，平行的片晶相互垂直地交聯在一起形成所謂「紙盒式間格」的結構，引起溶脹產生膠凝從而達到增稠的效果。離子濃度進一步加大又會破壞結構發生絮凝導致降低稠度。這類增稠劑主要用於牙膏、香波、護發素、膏霜、乳液和止汗劑等的增稠。稠度一般隨著濃度的增加而迅速增大隨後趨於平緩，流變形態為觸變性。除具增稠性能外，在體系中還有穩定乳液、懸浮作用。其改性物主要是季銨鹽化，改性後具有親油性，可用於含油量多的體系。

環氧樹脂-納米有機蒙脫土納米復合材料機械物理性能