粘土的離子交換性

1. 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。

2. 關於粘土和粘土礦物的概念

所謂粘土，在岩石學角度是指粘粒(粒徑小於μm的顆粒)含量大於50%，具有粘結性和可塑性的土狀岩石。粘土的主要組分是粘土礦物。所謂粘土礦物的概念並不十分固定，一般指作為岩石和土壤中粘粒主體的次生層狀硅酸鹽礦物和非晶質礦物;次生礦物是指原岩在風化作用中或其後的外生作用中新形成的礦物，不是原岩破碎後產生的碎屑礦物。從分類上看，粘土礦物幾乎包括了各種結構類型的層狀硅酸鹽，但分布最廣，意義最大的粘土礦物主要是高嶺石族、埃洛石族、蒙脫石—皂石族、水雲母族、坡縷石—海泡石族的礦物以及海綠石和鮞綠泥石等。據此，粘土礦物的基本定義為形成並穩定於表生風化條件下，具粘土粒級(小於2μm)的層狀硅酸鹽礦物的總稱。

粘土或粘土礦物具有下列一些特殊的性質:

(1)吸水膨脹性:是指某些粘土礦物具有遇水膨脹的性質。表現為層狀硅酸鹽礦物通過層間(晶內)和晶間吸附水分子，能使體積脹大;

(2)分散性:在水介質中，粘土礦物的微粒會分散形成不易沉澱的懸浮液(即泥漿);

(3)可塑性:是指某些粘土礦物在遇水濕潤的條件下具有可任意造型的性質。表現為以適量水調和後，在外力作用下能任意變形而不開裂，除去外力後能保持其形變;

(4)吸附性與離子交換性:是指粘土礦物顆粒具有吸附或交換吸附其他物質成分的性能。表現為粘土礦物層間(晶內)和顆粒表面能吸附介質中的離子或分子，當條件改變後，所吸附的離子或分子會改變，由新吸附的置換原有的，發生離子交換;

(5)觸變性:粘土可以飽含大量水分仍保持其「固態」(不流動，表面好像硬的泥地面)，即形成所謂凝膠狀態，但一經攪動或振動即變成溶液(泥漿)，這種性質，稱觸變性。灘塗、沼澤看起來像硬地，越踏越稀，直到使人下陷，即是粘土或含粘土的砂具有觸變性的表現;

(6)燒結性與耐火性:是指粘土礦物在加熱熔燒完全失水後，變成堅硬塊體，失去的水再也不可能復得的性質。利用這一性質可用粘土燒制磚瓦和陶瓷。經燒結後的粘土礦物具有熔點高而耐高溫烘烤的特性，許多粘土礦物都是製作耐火材料的原料。

由於以上特殊性質，使粘土礦物具有很大的地質意義和實用意義。

粘土礦物經常呈細分散狀態，肉眼難以精確鑒定，必須藉助於X射線衍射、熱分析，電鏡分析、各種譜學分析，並需進行各種化學試驗和性能測試才能判別。粘土礦物的樣品還需要進行各種復雜的處理才能作為上述測試的試樣。以上內容，可在「粘土礦物學」課程中進一步學習。

3. 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。

4. 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。

5. 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

6. 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。

7. 常見的黏土礦物有哪幾種結合水膜的厚度有什麼差異

常見的黏土礦物有：油類、樹脂類、其他類。粘土礦物主要包括高嶺石族、伊利石族、蒙脫石族、蛭石族以及海泡石族等礦物。

結合水膜的厚度差異：不同厚度的PVA水轉印膜主要是和要做水轉印工件的外殼形狀有關，厚度越大，PVA膜在水中溶解後所形成的可拉伸強度就越大。

活化劑噴塗之後也就越容易保持圖畫不變形的印刷到大坡度和陡面工件上了請酌情參考。常見PVA空白膜一般是20-45um，45um厚度的膜需要溶解的時間最長，但是下膜後印刷的清晰度也最好。

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。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。

8. 黏土的吸附和水化作用

泥漿中黏土顆粒和分解介質水的界面上,自動濃集介質中分子或離子的現象稱為黏土的吸附。由於黏土顆粒表面通常帶有負電荷,因而能吸附介質中的各種水化陽離子,使黏土顆粒表面形成一層具有一定厚度的水化膜,這種現象叫作黏土的水化作用。黏土的吸附和水化作用是使泥漿分散體系穩定的重要因素。用不同的化學處理方法調節,控制其吸附與水化作用,可以獲得不同性能的各種類型的泥漿。

(一)黏土的吸附性能

泥漿中黏土的吸附,和其他許多物體的吸附一樣,可以分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種。

物理吸附是分子間相互作用力所產生的吸附,是由於表面分子具有表面能所引起的。其吸附力弱並易解吸,且吸附速度快。泥漿中黏土顆粒與處理劑分子或離子之間廣泛存在著物理吸附現象。

化學吸附是吸附物質間存在化學鍵力的吸附,其吸附力強。不易解吸,吸附速度較慢。化學吸附也廣泛存在於泥漿中。

離子交換吸附是物理-化學吸附,泥漿中廣泛存在。是黏土在泥漿中的主要吸附作用,是進行泥漿化學處理和性能調整的依據。由於黏土顆粒表面帶負電荷,能吸附陽離子,並且所吸附的陽離子是可以交換的,即和泥漿中存在的其他陽離子進行交換,且這種交換是可逆的。黏土顆粒吸附陽離子的屬性,數量(交換容量)等對黏土顆粒在泥漿中的分散和穩定有很重要的影響。

(二)黏土的水化作用

黏土的水化作用是指泥漿中黏土顆粒表面吸附分子的狀態和能力。黏土顆粒表面可以直接吸附極性水分子——吸附水。更主要的是黏土顆粒表面帶負電荷、能吸附分散在泥漿中的大量陽離子來實現水化,使黏土顆粒表面形成一層水化膜,從而產生水化作用。

黏土的水化作用是影響水基泥漿性能的重要因素,泥漿中黏土顆粒的分散穩定與凝聚沉澱,在很大程度上取決於黏土顆粒的水化作用的強弱。

(三)泥漿中黏土顆粒表面的雙電層

黏土顆粒在水中,其表面所帶的負電荷能產生電場,通過靜電作用可把交換性陽離子吸引在它的周圍形成雙電層。黏土顆粒周圍所吸附的陽離子只有一部分同黏土顆粒一起運動,這部分同黏土吸引得比較牢固的陽離子層,稱為吸附層;另一部分陽離子距離黏土顆粒稍遠,不隨著一起運動,這部分陽離子所在的層位叫作擴散層。

泥漿中黏土顆粒表面的雙電層理論是用電解質進行泥漿化學處理的理論基礎。

9. 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。

10. 粉土，粘土，砂土有什麼區別

1、性質不同：粉土是粒徑大於0.075mm的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數 Ip小於或等於10的土。黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤。砂土是土壤顆粒組成中砂粒含量較高的土壤。

2、特點不同：砂土含砂粒可達85-100%，而細土粒僅佔0-15%。一般的黏土都由硅酸鹽礦物在地球表面風化後形成，一般在原地風化。粉土的工程性質為密實的粉土為良好地基；飽和稍密的粉土，地震時易產生液化，為不良地基。

3、優勢不同：砂土可以促進有機質分解，有機質礦質化加快。粘土與適量的水混合後形成泥團，在外力的作用下，泥團發生變形但不開裂，外力散去後，仍能保持原有形狀不變。粉土土粒粗、級配好、密度大、排水條件好、靜載大攜含握、振動時間短、振動強度低等因素，有利於抗液化的性能。

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注意事項：

1、由於粘性土壤田間持水量比較大。因此在灌水或者滴水的時候要注意以下事項：灌水老胡/滴水量不要太大，毛管壓力不要太大，選擇小流量的滴灌帶。

2、盡量避免地表徑流形成膜間行明水，造成水肥浪費。滴水時間以耕作層浸潤為宜，有些地方由於土壤粘性較重，水澆大了後棉花甚至出現萎焉情況。

3、肥：肥料在粘土地上施用，應酌情減量。由於粘性土壤，保肥能力較強。特別是要注意氮肥施用過量，引起作物徒長。一般而言新疆土壤鉀含量相對豐富，特別是新開幾年的荒地。粘性土壤的陽離子交換辯慶量大，鉀更為豐富。