陽離子交換容量與鑽井性能

㈠ 陽離子交換

1.陽離子交換

按質量作用定律，陽離子交換反應可以表示為

水文地球化學基礎

式中：K_A—B為陽離子交換平衡常數；A和B為水中的離子；AX和BX為吸附在固體顆粒表面的離子；方括弧指活度。

在海水入侵過程中，准確模擬陽離子交換作用是預測陽離子在含水層中運移的前提條件。按照質量作用定律可以用一個平衡常數把離子交換作為一種反應來描述。例如Na⁺、Ca²⁺的交換：

水文地球化學基礎

平衡常數為：

水文地球化學基礎

式（3—115）表明，交換反應是等當量的，是個可逆過程；兩個Na⁺交換一個Ca²⁺。如果水中的Na⁺與吸附在固體顆粒表面的Ca²⁺（即CaX）交換，則反應向右進行；反之，則向左進行。如果反應向右進行，Ca²⁺是解吸過程，而Na⁺是吸附過程。所以，陽離子交換實際上是一個吸附—解吸過程。Na⁺、Ca²⁺的交換是一種最廣泛的陽離子交換。當海水入侵淡水含水層時，由於海水中Na⁺遠高於淡水，而且淡水含水層顆粒表面可交換的陽離子主要是Ca²⁺，因此產生Na⁺、Ca²⁺之間的離子交換，Na⁺被吸附而Ca²⁺被解吸，方程（3—115）向右進行；當淡水滲入海相地層時，則Na⁺被解吸而Ca²⁺被吸附，反應向左進行。

2.質量作用方程

描述離子交換反應的方程式有多種，通常主要是通過對實驗數據的最佳擬合來決定選擇哪一種方程式，眾多的研究者很難達成一致（Gaines et al.，1953；Vanselow，1932；Gapon，1933；Appelo et al.，1993；Grolimund et al.，1995；Vulava et al.，2000），因為目前並沒有一個統一的理論來計算吸附劑上的離子活度，而前面提到的迪拜—休克爾方程、戴維斯方程都是適用於水溶液中的離子活度計算。

交換性陽離子活度有時用摩爾分數來計算，但更為常用的是當量分數作為交換位的數量分數或者作為交換性陽離子的數量分數。在一種理想的標准狀態下，交換劑只被一種離子完全占據，交換離子的活度等於1。對於等價交換使用哪一種方程式沒有區別，但是對於非等價交換影響十分顯著（Grolimund et al.，1995；Vulava et al.，2000）。所有的模型都有相同的函數形式：

水文地球化學基礎

即為交換位濃度（單位質量吸附劑的摩爾數）與無單位函數

（

，

）和

（

，

）的乘積。這些函數依賴於溶液中陽離子的活度。

海水入侵過程中的交換反應主要為Na⁺與Ca²⁺之間的交換，通常寫作：

水文地球化學基礎

X為—1價的表面交換位，交換位X的總濃度為

水文地球化學基礎

式中：S指每單位質量固體的總交換位濃度，mol/g。這種情況下S的量等於陽離子交換容量（只要單位換算統一即可）。

水文地球化學基礎

式（3—120）的書寫方式符合Gaines—Thomas方程式，Gaines（蓋恩斯）和Thomas（托馬斯）（1995）最先給出交換性陽離子熱動力學標准態的嚴格定義。它使用交換性陽離子的當量分數作為吸附離子的活度。若式（3—120）使用摩爾分數，則遵守Vanselow（1932）公式。

如果假定吸附陽離子的活度和被離子占據的交換位的數目成正比，反應式（3—115）則可寫成

水文地球化學基礎

式（3—122）符合Gapon（加彭）方程式。在Gapon方程式中，摩爾分數和當量分數是一樣的，都是電荷為—1的單一交換位。

還有一種交換形式為：

水文地球化學基礎

Y指交換位的電荷為—2，這種反應式同樣是交換反應的一種有效熱力學描述。它假定交換位Y的總濃度為

水文地球化學基礎

S則為陽離子交換容量的二分之一。Cernik（采爾尼克）等根據當量分數利用反應式（3—123），將交換系數表示為：

水文地球化學基礎

3.質量作用方程擬合

利用Gaines—Thomas（GT）方程式、Vanselow（VS）方程式和Gapon（GP）方程式對在砂樣中進行的試驗所獲得的數據進行擬合，根據擬合結果作出 Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺吸附等溫線（劉茜，2007），如圖3—4～圖3—7所示。

圖3—4 Na⁺吸附等溫線和擬合數據

由吸附等溫線可以看出，砂樣對Na⁺、Mg²⁺、K⁺的吸附量均隨著溶液中離子濃度的增加而逐漸增加，而Ca²⁺發生解吸。圖3—4中，砂樣對Na⁺的吸附量隨溶液中離子濃度的增加而緩慢增加。圖3—5中，在Ca²⁺濃度較低時，解吸量迅速增大，當Ca²⁺濃度較高時，隨濃度增加解吸量增加緩慢，逐漸趨於平穩狀態。

圖3—6中Mg²⁺濃度較低時，吸附量增加較慢，在較高濃度時增加較快，但並沒有出現Ca²⁺的解吸等溫線中的平穩狀態，依然為直線型，且直線的斜率大於低濃度狀態時的斜率，說明Na⁺、Mg²⁺的吸附速率在低濃度（海水含量為20%左右）時較小，在高濃度時，吸附速率變大；Ca²⁺的解吸在高濃度時基本達到平衡，而Na⁺、Mg²⁺還有增長趨勢，也較好證明了試驗所用砂樣的交換位主要為Ca²⁺所佔據。圖3—7中K⁺實測值的吸附等溫線則沒有出現Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺的規律，雖然整體上隨著溶液離子濃度的增加，吸附量也是增長趨勢，但並沒有出現直線規律。究其原因，主要是陽離子交換吸附作用不大，主要是化學吸附，因為K⁺的水化膜較薄，所以有較強的結合力，K⁺被吸附後，大多被牢固吸附在黏土礦物晶格中。

圖3—5 Ca²⁺吸附等溫線和擬合數據

圖3—6 Mg²⁺吸附等溫線和擬合數據

圖3—7 K⁺吸附等溫式和擬合數據

由吸附等溫線模擬圖（圖3—4～圖3—7）及公式與試驗數據擬合的相關系數（表3—17）看出，GT方程式擬合效果較好，能夠很好地預測離子交換趨勢。因此，在多組分離子交換模擬計算中採用Gaines—Thomas方程，為陽離子交換的定量研究提供了依據。

表3—17 GT、GP、VS方程式擬合的相關系數

所以根據Gaines—Thomas方程式（3—126）～式（3—131）計算離子交換系數（表3—18）。由於 9 種配比濃度的離子強度不同，所以各自的交換系數也有所差別。對比

、

、

可知3種離子的吸附親和力順序為Mg²⁺＞K⁺＞Na⁺。但是由於海水中Na⁺、Mg²⁺含量遠遠高於地下水，尤其是Na⁺的含量比地下水高出3個數量級，因此，海水入侵過程中以Ca²⁺、Na⁺交換為主，其次為Ca²⁺、Mg²⁺交換，交換量最少的為Ca²⁺、K⁺。

水文地球化學基礎

表3—18 試驗土樣不同濃度下的交換系數

㈡ 膨潤土的成分是什麼有哪些用途每噸價格

膨潤土

1 微波干法制備有機膨潤土 CN03126543
本發明涉及有機膨潤土的生產方法，首先把一定量的有機化物質溶於乙醇水溶液中，得到的反應液噴入膨潤土粉中使其充分濕潤，然後將濕物料均勻地鋪成2～20mm的厚度，置於頻率為900～3000MHz微波場中進行快速加熱反應，反應完成後粉碎即可得到有機膨潤土。
對一些要求高的場合，可用水洗滌以除去沒有交換的多餘反應物及反應產生的鹽類，然後烘乾、粉碎制備高質量的有機膨潤土。與現有的技術相比，本發明優點是反應可在30～200秒內完成、乙醇溶劑的需要量只為傳統工藝的5～10％，產品質量超過傳統工藝水平；與現有的干法技術相比，產品質量大為提高。

2 微波協同有機膨潤土處理有機廢水方法 CN03116256
本發明公開了一種微波協同有機膨潤土處理有機廢水方法。它是將粒徑為40－200目有機膨潤土與有機廢水混合，其固－液質量比為1∶500－1∶5000，然後流入一個微波反應器中，施加200－5000W的微波功率輻照10s－30min進行脫色與凈化處理，再進行固－液兩相分離，廢水得到凈化處理後排放。本發明優點是：1）廢水凈化處理時間大大縮短；2）污染物去除效率提高。如對酸性大紅染料廢水的處理，經微波輻照處理一定時間後，CPC有機膨潤土的脫色率可達99％以上，而常規吸附處理的去除率僅60％左右；3）操作工藝簡便。使用微波輻照處理，不需攪拌，可簡化操作工藝，擴大有機膨潤土的應用前景。

3 微波合成有機膨潤土的方法 CN03116258
本發明微波合成有機膨潤土的方法。它是將表面活性劑按膨潤土原土的陽離子交換容量的20－200％CEC溶於水中，其質量固液比范圍在1∶5－1∶500，加入經乾燥、過篩的膨潤土原土，放入100－5000W微波功率的微波反應器，輻照10s－30min，過濾，洗去游離的表面活性劑，微波乾燥，於60－120℃下烘乾，烘乾時間為30min－24hr，研磨、過篩，得到有機膨潤土。本發明優點是：1）微波合成有機膨潤土，可大大縮短合成處理時間；2）合成工藝簡化，能耗大幅降低；3）濾液循環利用，不產生含表面活性劑的污水；4）獲得的有機膨潤土產品質量穩定、外觀均一、成本較低，吸附性能優良，去除有機污染物效果好，經濟高效；5）特別適合於採用陽離子型表面活性劑對鈉基、鈣基膨潤土或酸性白土進行有機化改性。

4 鋁造渣球及其製造方法 CN03111326
本發明屬於冶金行業煉鋼廠冶煉鋼水過程中加入的一種脫氧造渣球，它是由下列原料組成：鋁粉30～34％、碳化硅粉5～15％、石灰石粉30～34％、活性氧化鈣8～12％、膨潤土4～4.5％、黃糊精3～5％、防暴纖維3～5％。本發明是按下列步驟完成的：（1）預混粉：將活性氧化鈣、膨潤土、黃糊精送入混煉機干混，時間為5min進行攪拌達到充分混合出料；（2）總混：鋁粉、碳化硅粉、石灰石粉、預混粉送入混煉機，時間為10min出料，送入成球機，加適量水進行造粒成球，送入乾燥窯內乾燥，製成鋁造渣球。本發明替代純鋁在脫氧造渣的同時提高鋼的純凈度，解決連鑄中包絮流問題，達到連續澆鋼，使連鑄操作穩定，提高鑄坯質量，經濟效益顯著。

5 一種膨潤土防水材料及其製造方法與專用生產設備 CN02159691
本發明公開了一種膨潤土防水材料及其製造方法與專用生產設備，其目的是提供一種可減少工藝步驟，提高鋪裝效率的膨潤土防水材料及其製造方法與專用生產設備。採用技術方案為：一種膨潤土防水材料，內設有波浪形底布，底布兩側的波谷內80－90％的容積為膨潤土粉料，兩側的波峰上壓合有面布。其製造方法是將兩側的面布鎖邊成裝有膨潤土粉料的波形單面平板，再通過對板方式或翻板方式成型合壓為雙面平板；其設備包括波浪形與平板形成型裝置，底布壓輥，底布卷，自動送料裝置、塗膠裝置、帶動面布卷的壓輥、鎖邊機、包邊機及收卷裝置組成。其設備結構簡單，易於安裝，其方法合理、易操作，加工的防水板材實用，工程造價低，適用領域廣。

6 超細水質改良粉及其制備方法 CN02157275
超細水質改良粉及其制備方法。將非金屬礦石方解石、沸石、凹凸棒土、膨潤土和鋁釩土等按一定的配比送入煅燒爐中煅燒。再從煅燒後的礦石中選出精礦進行破碎、研磨，使其細度達600目以上。在上述超細粉中加入少量非金屬礦物復合劑進行復合並進行充分攪拌混和，再將混和粉體進行碳化及計量包裝，就製成了本發明的改良粉。本方法制備的改良粉不含任何化學物質，所以無毒、無害。對化工污水、生活污水及江河湖井塘水處理後的水都能達到國家1、2級水標准或能被再生利用。水凈化後的沉澱物能被再次利用或作飼料、肥料使用。用本改良粉對水進行凈化處理成本低、效益高。

7 塑料用超細填充材料及其應用 CN01145105
本發明涉及一種塑料用超細填充材料及該超細填充材料在塑料中的應用。為提供一種微生物可降解，加工性能好的新型塑料填充材料，其是下述原料經超細粉碎後的混合物：普通澱粉、玉米粉、植物纖維、碳酸鈣、滑石粉、膨潤土。因此，本發明塑料用超細填充材料由於原料品種篩選得當並粉碎成超細粉末，既能充分利用我國過剩的農產品資源，又使該填料產品具備方便塑料加工的流動性和潤滑性的特性。另外，採用該填充材料的塑料製品在自然條件下可被微生物分解為對自然環境無害的物質，並且採用該填充材料的塑料製品分解後在土壤中可直接轉化為對植物有益的土壤有機質。

8 抗高溫水包油鑽井液 CN1362463
本發明涉及石油鑽井領域所用的抗高溫水包油鑽井液。解決了是在鑽井過程中抗高溫差且密度大的問題。其特徵在於：各成分及配比按重量份如下：1～2份膨潤土、4～6份抗高溫能力強的乳化劑\55～30份柴油、2～4份陽離子型穩定劑及2～3份高效的纖維素類降失水劑混於30～55份水中。具有在高溫時不會使油水分層的特點，抗高溫可達160℃，鑽井液性能穩定，且該鑽井液最低密度為0．9g／cm3，使得液柱壓力小，與地層間的壓差小，對保護油層有利，能夠滿足地層壓力系數1．0左右的儲層實施欠平衡鑽井的要求，失水大大減少（失水小於2ml）。

9 塑料用超細填充材料及其應用 CN1357564
本發明涉及一種塑料用超細填充材料及該超細填充材料在塑料中的應用。為提供一種微生物可降解，加工性能好的新型塑料填充材料，其是下述原料經超細粉碎後的混合物：普通澱粉、玉米粉、植物纖維、碳酸鈣、滑石粉、膨潤土。因此，本發明塑料用超細填充材料由於原料品種篩選得當並粉碎成超細粉末，既能充分利用我國過剩的農產品資源，又使該填料產品具備方便塑料加工的流動性和潤滑性的特性。另外，採用該填充材料的塑料製品在自然條件下可被微生物分解為對自然環境無害的物質，並且採用該填充材料的塑料製品分解後在土壤中可直接轉化為對植物有益的土壤有機質。

10 納米二氧化鈦柱撐膨潤土及其制備方法 CN1341484
納米TiO2柱撐膨潤土及其制備方法。納米TiO2柱撐膨潤土是一種以粒徑為1nm以下的二氧化鈦柱撐物嵌於膨潤土層間通道的新型物質。其制備方法是：取摩爾比為（5－18）∶1∶1.6的無水乙醇、鈦酸丁酯及濃度為1M的硝酸；將鈦酸丁酯加到無水乙醇中並攪拌使之成淡黃色溶液（A）；將（A）滴加到硝酸中並攪拌成透明的溶液，再用強鹼調節，使之pH達1－2.5，同時又充分攪拌生成透明溶液（B）；取用其量為鈦酸丁酯摩爾數的（5－15）倍的膨潤土並用水浸潤且加到溶液（B）中，進行1小時以上的攪拌；再固液分離、水洗直至其上清液的pH值為6－7；然後在不高於80℃下烘乾、碾細；最後在400－700℃的溫度下煅燒2－5小時並冷卻、碾成粉末。它是一種高效催化降解有機污染物的光催化劑。

11 天然礦物除味劑 CN1328852
本發明涉及一種天然礦物除味劑，由沸石、麥飯石、海泡石、蛭石、膨潤土組成，配比為沸石：48％，麥飯石18％，海泡石12％，蛭石7％，膨潤土15％。該除味劑選擇性好、吸附量大、速度快、效率高，能夠快速吸附室內的各種有害氣體及人和各種動物散發的異味、煙味，可抑制病菌、凈化空氣。生產過程中不排放三廢，清潔生產。工藝簡單，產品使用壽命長，可重復使用，不產生二次污染。

12 牛羊抗災過冬育肥營養飼料 CN1326688
本發明是一種牛羊抗災過冬育肥營養飼料，其配方為：油餅26～36％，草粉28～38％，玉米15～25％，麩皮5～15％，微量元素0.1～1％，食鹽0.3～0.7％，膨潤土1～7％，尿素0.5～1.5％，維生素0～1％，氨基酸0～0.2％，調味劑0～0.1％；所述微量元素的組成為：Cu（銅）10～20％，Fe（鐵）15～20％，Mn（錳）8～15％，Zn（鋅）10～15％，I（碘）2～6％，Se（硒）3～6％，Co（鈷）15～22％，Mg（鎂）8～15％，K（鉀）1～8％。本發明採用先粉碎後配料、批次配料、批次混合的工藝加工混合而成。

13 長效多功能土壤添加劑 CN1311287
本發明涉及一種長效多功能土壤添加劑，其特徵在於它是由下述重量配比的原料製成，膨潤土粉5－15份，沸石粉10－20份，超強吸水樹脂35－50份，腐植酸鈉10－20份，磷酸二氫鉀5－15份。它具有長年免耕，旱澇保豐收，長年不用化肥穩產高產的多功能，同時可改良土壤，改造沙漠。 14 營養型沙漠、土壤添加劑 CN1343754
本發明涉及一種用於沙漠植樹種草和乾旱地區農作物種植有關的營養型沙漠、土壤添加劑。在沙漠和乾旱土壤中植樹種草以及農作物種植，不僅需要有機和無機營養素，而且特別需要有一定的水分。植物所需的各種營養素，大部分是通過植物的根系吸收溶解在土壤中的無機和有機成分而得到滿足，而沙漠和土壤中保持一定的水分是保證植物營養成分運輸和吸收的基本條件。本發明涉及將新潁的具有吸水性的粘土礦物膨潤土和／或沸石用作沙漠、土壤添加劑，將這種沙漠、土壤添加劑添加到沙漠和土壤中能夠起到吸水、貯水、固沙，並能緩慢釋放所吸附的水分及其所攜帶的植物營養成分。

15 一種天然膨潤土污水處理材料的制備方法 CN1356270
一種天然膨潤土污水處理材料的制備方法，包括膨潤土鈉離子置換、溴化十六烷基三甲銨的吸附步驟，其特徵在於天然膨潤土鈉離子置換之後，溴化十六烷基三甲銨的吸附之前增加如下步驟：用結晶氯化鋁溶液和鈉基膨潤土按照1:2～4w／w的比例混合均勻後，振盪10～36小時，離心，乾燥，研磨成粉；將12％～16％致孔劑加入到膨潤土中製成顆粒狀，馬弗爐中450℃～600℃焙燒1～5小時。本發明所制備的膨潤土污水處理能力得到很大提高，同時很容易與水分離。

16 輕體五防隔牆板 CN1280962
本發明系建築材料更新換代的新型隔牆材料。以膨潤土、粉煤灰、草木本纖維為主要原料生產的輕體五防隔牆板。體輕：90×600的隔牆板，面密度為50kg／m2；成本低：90×600隔牆板成本為23.00元／m2，100×900隔牆板為25.00元／m2。用玻璃纖維或9～11條尼龍復合繩作加強筋，使產品各項技術指標均達到國家標准。

17 建築牆體及板材的膏狀體高效節能保溫絕熱材料 CN1306063
本發明公開了一種建築牆體用節能保溫絕熱材料。其組合物主要由岩棉、玻璃棉、漂珠、膨潤土、珍珠岩、有機膠、無機膠、添加劑及適量水組分組成。本發明工藝簡單，對人體無毒害，不僅可節約能源，而且還可根據氣溫的變化調節室內的溫度。

18 有機膨潤土的生產方法 CN1263132
本發明涉及有機膨潤土生產方法技術領域。其為簡化工藝、降低生產成本而研製的。該方法特徵在於步驟依次為（1）選礦；（2）粉碎精選；（3）擠壓法有機改性；（4）乾燥粉碎；（5）成品包裝。擠壓改性中採用十二－十八烷基季胺鹽為覆蓋劑在螺旋擠壓機上擠出。本發明具有簡化工藝、降低成本、提高效率、有利環保優點，適宜在有機膨潤土生產方法上推廣應用。

19 洗用助劑4A沸石的生產工藝 CN1301808
一種4A沸石的生產工藝，它是將膨潤土加硫酸處理，得到酸性白土，再將酸性白土加NaOH溶液鹼處理，最後，加入鋁酸鈉溶液，滿足Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=（2．5－4．5）:（1．8－2．2）:1:（100－240）之比，升溫至85－100℃晶化即得4A沸石。本發明的優點是利用資源豐富的膨潤土為原料，並且廢液能回收鋁酸鈉和硫酸銨。

20 活性白土生產方法 CN124380
本發明涉及活性白土生產方法的技術領域，其為無酸性廢水及減少一般廢水而設計的，該發明生產方法特徵在於步驟依次為：1選礦；2加入酸和水進行擠出法常溫固相活化；3乾燥，粉碎；4成品檢測、包裝；也可為：1選礦；2原土打漿、提純並排放沙礫和水；3、加入酸和水，在80－100溫度下活化10－30分鍾，同時進行1000轉／分以上高速攪拌；4、吸濾，濾液循環至打漿提純步驟，濾渣至下一步；5乾燥，粉碎；6成品檢測、包裝。它具有無污染、生產成本低、操作簡單優點，適合推廣應用。20治療胃腸道疾病的葯物CN1227744本發明是一種治療胃腸道疾病的內服粉劑，其主要成分為凹凸棒石，取名凹凸寶，分單味和復合制劑兩類（前者最適宜兒童服用）。凹凸棒石是一種與蒙脫石（膨潤土）化學成分相近而晶體結構特殊，膠體性能和表面吸附作用突出的天然礦物類中葯材。以凹凸棒石為主要成分的凹凸寶的療效優於以蒙脫石為主要成分的同類葯物。凹凸寶具有保護粘膜，吸附病菌和病毒及各種毒素，中和胃酸，澀腸止血，修復潰瘍等作用，成本低，制備簡便。

21 乾粉瓷塗料 CN1229824
一種乾粉瓷塗料，分為面料和底料；主要由重質碳酸鈣、增光粉、母粉、瓷化鈣、復合塗料膠粉組成，並以復合塗料膠粉取代了現有塗料中以聚乙烯醇或玉米澱粉、燒鹼膠粉而作為膠聯劑，增加了塗料的綜合性能，從而降低了產品成本，延長了塗料的使用壽命。本發明為粉末塗料，其硬度高，耐擦洗，不龜裂，不脫落。防水、抗震動、阻燃燒、耐高低溫，防紅外線穿透，無毒、無氣味、無污染，成本低，生產、儲運、銷售方便，施工時只需用冷水調制拌本品即可。且生產工藝簡單，無三廢，利潤高。

22 球團礦復合粘結劑及其工藝方法 CN1229144
本發明涉及含有宏觀增強劑含有粘土充填以成分為特徵，是礦石的粘合；壓團；制團；制粒用粘結劑初步對原材料的預處理，適用於煉鐵原料高溫氧化焙燒固結球團礦，其由鈉質膨潤土為基料、配入定量的有機粘結劑及少量的添加劑混合均勻，本發明降低了球團礦混合料的復合粘結劑配比，降低了球團礦的生產成本，提高了球團礦含鐵品位和還原性，增強了球團礦的強度明顯，適宜操作簡便快捷，易於推廣應用，具有成本低廉等優點。

23 膨潤土乳化瀝青防水塗料及其製作方法
本發明公開了一種 膨潤土 乳化瀝青防水塗料及其製作方法。該塗料包括100＃＋〔＃〕↑的瀝青、水和 膨潤土 ，其特徵是：瀝青、水和 膨潤土 的重量比為100∶30∶（15－25）。該方法特徵是：按配比將水加熱到40℃－60℃時投入 膨潤土 攪拌10－15分鍾成乳化水，與此同時另將瀝青加熱到100℃然後投入到乳化水中，攪拌均勻後裝桶包裝即得成品。其優點是因瀝青在組分中占絕對大的比重，故產成品的各項性能指標均好於現有技術。因製作時水和瀝青的加溫溫度都比現有技術低很多，故可節約能源、縮短生產周期、降低生產成本，提高經濟效益。該塗料為黑色油漆狀物體，使用時打開包裝直接刷塗即可。適用於建築屋面防水，室內防潮，管道防腐，路面補縫等技術領域。

24 高溫高壓鹼溶液活化 膨潤土 生產P型洗滌用沸石的工藝方法
一種高溫高壓鹼溶液活化 膨潤土 生產P型洗滌用沸石的工藝方法步驟如下：將 膨潤土 礦粉提純並粉碎，（b）將提純後的 膨潤土 礦粉與氫氧化鈉及水按物質的量比1∶1∶150～1∶3∶200配料，混合均勻後，在100℃～300℃的高壓釜中反應1～6小時，即得到活化料液；（c）在活化後的料液中加入氫氧化鋁，調整Al＃－〔2〕O＃－〔3〕∶SiO＃－〔2〕∶Na＃－〔2〕O∶H＃－〔2〕O：的摩爾比，在40℃～100℃的溫度下老化2～8小時，即得到P型洗滌用沸石的原始料液；（d）向原始料液中投入0．5％～7％的晶種，在60℃～120℃的溫度下晶化5～24小時，即得產品料液；（e）將產品料液進行固液分離，液相再送回到活化工序，固相經處理後，即得P型洗滌用沸石產品。該方法可以提高 膨潤土 資源的利用率，降低耗能，降低生產成本，實現無污染連續生產。

25 微波干法制備鈉基 膨潤土
本發明涉及鈉基 膨潤土 的生產方法，首先把一定量的鈉化物溶於乙醇水溶液中，得到的反應液噴入鈣基 膨潤土 粉中使其充分濕潤，然後將濕物料均勻地鋪成3～20mm的厚度，置於頻率為900～3000MHz微波場中進行快速加熱反應2～6分鍾，反應完成後粉碎即可得到鈉基 膨潤土 。對一些要求高的場合，可用水洗滌以除去沒有交換的多餘反應物及反應產生的鹽類，然後烘乾、粉碎制備高質量的鈉基 膨潤土 。與現有的技術相比，本發明優點是反應可在2～6分鍾內完成、產品質量超過傳統工藝水平；對產品要求不很高的場合，可省去過濾、洗滌及乾燥等過程，消除了廢水污染，生產效率大為提高。

26 有機 膨潤土 合成-廢水處理一體化方法
本發明公開了一種有機 膨潤土 合成－廢水處理一體化方法。它的步驟為：1）將乾燥、粉碎的20～100目 膨潤土 原土和季銨鹽陽離子表面活性劑直接投加到待處理有機廢水中， 膨潤土 原土用量與待處理有機廢水量比例為1∶50～1∶5000；2）快速攪拌10～30分鍾；3）反應產物在沉澱池停留10～60分鍾，土－水固液分離，廢水達標後排放。本方法省略了有機 膨潤土 制備的整套工序，減少了 膨潤土 合成設備投資和運行費用，節約能源和水資源，消除了有機 膨潤土 制備和使用過程中表面活性劑的二次污染；廢水處理流程簡單，操作方便，縮短了廢水處理時間，吸附去除有機污染物的效率優於傳統方法制備的有機 膨潤土 ，顯著降低廢水處理的成本，易於推廣使用。

27 鹼法活化膨潤土生產P型洗滌用沸石的工藝方法
一種鹼法活化 膨潤土 生產P型洗滌用沸石的工藝方法，採用提純－鹼熔活化－水溶解－調模（調整SiO＃－〔2〕，Al＃－〔2〕O＃－〔3〕，Na＃－〔2〕O的摩爾比）－反應老化－晶化工藝生產P型洗滌用沸石。本發明工藝方法克服了目前酸法活化 膨潤土 生產深加工產品工藝中硅鋁的浸出速率和浸出率低、活化時間長、廢酸液不好處理、工藝流程較復雜等缺點。具有原料廉價易得，工藝路線簡單，可延展開發不同類型的硅鋁產品，產品種類靈活，附加值高等特點，可廣泛用於P型洗滌用沸石的生產中。

28 膨潤土防水卷材生產方法
膨潤土 防水卷材的生產方法涉及防水材料製造領域，是一種工業化生產的工藝方法。普通 膨潤土 防水卷材的產品形式為，上下兩層土工布中間夾 膨潤土 粉或顆粒，經針壓將三者復合到一起。雙效 膨潤土 防水卷材的產品形式為，土工用膜與普通 膨潤土 防水卷材膠合或熱壓復合，製成具有 膨潤土 和膜的雙重防水結構卷材。 膨潤土 防水卷材的產品典型規格一般為長、寬、厚分別為30米、6米、4．5毫米，可以根據具體的使用要求安排生產其它規格。主要生產工藝流程為土工布放卷、儲布、布料、噴霧、針壓復合、膠合（熱壓復合）、產品檢查、收卷包裝等（見附圖），各工藝段可以實現集中控制和單獨控制。

29 防污膨潤土製備方法
膨潤土 防水材料在我國應用剛剛開始，有相當數量的工程項目是在污水、苦鹹水等非淡水環境中進行的，鈉基 膨潤土 是 膨潤土 防水材料的主要原料，這就需要鈉基 膨潤土 應符合這方面的特殊使用要求。針對普通鈉基 膨潤土 應用在污水、苦鹹水等非淡水環境中，水化能力降低，喪失防水防滲性能的特點，通過在普通鈉基 膨潤土 中加入高分子添加劑，改善鈉基 膨潤土 在非淡水環境中的性能，製成防污 膨潤土 。防污 膨潤土 的作用機理為利用高分子添加劑具有吸水保水耐鹽能力強的特點，吸水後與鈉基 膨潤土 形成緻密的隔膜結構，這種結構耐壓、滲透率極低，可以滿足防水防滲工程的需要，從而達到防水防滲的目的。

30 膨潤土 －高分子復合材料制備方法
本發明屬於農用礦物質的改性技術，將水溶性高分子物質加入到 膨潤土 中，制備 膨潤土 －高分子復合材料，該復合材料由於水溶性高分子物質的加入，使 膨潤土 的主要成分蒙脫石層間距的增大，充分發揮其表面積大的作用，大大提高其吸水性能、制備過程中，採用凝膠－固相反應，反應在較少水分的情況下完成，減少乾燥過程中的水分蒸發，節省能源，制備成本低，制備所得的產品比原農用礦物質其綜合性能大大提高，利用應用推廣。

31 顆粒 膨潤土 的生產方法
本發明公開了一種顆粒 膨潤土 的生產方法，其生產步驟為：選擇白色 膨潤土 烘乾或者曬干，按重量份每份白色 膨潤土 中加入0．02－0．05份的碳酸鈉，放入雷蒙機中粉碎，粉碎成100－200目土粉，再加入0．03－0．06份的硅酸鈉液體，加入0．3－0．6份水，攪拌均勻，用擠壓對輥機壓成餅，進入乾燥機烘乾，使水份≤10％，然後進行篩分，將0．8mm－4mm的顆粒包裝即可。本發明是一種新的生產方法，並採用新的配方，用本發明生產的顆粒 膨潤土 吸水性好，色澤純白，強度硬，結塊性能好，雜質少，灰份低，可以用做貓砂使用，也可用做防水、防滲材料。

32 干法生產有機 膨潤土 的方法
一種干法生產有機 膨潤土 的方法。主要適用將天然鈣基 膨潤土 通過人工改性成為高價值的有機 膨潤土 。本發明的核心是將天然鈣基 膨潤土 加純鹼在混煉設備中，交換反應生成鈉基 膨潤土 ；然後加入活化劑，混勻、反應；再加入有機覆蓋劑，充分加熱、混合、反應，最後用螺旋擠壓機擠出成條狀物，擠出物經烘乾、磨粉成有機 膨潤土 粉末。它具有工藝簡單，不需洗滌及脫水，生產效率高，成本低，便於大規模生產等優點。

33 有機相變物／ 膨潤土 納米復合相變儲熱建築材料制備方法
本發明是有機相變物／ 膨潤土 納米復合相變儲熱建築材料的制備方法，它的第一步是鈉基 膨潤土 的層間改性；第二步是有機相變儲熱材料嵌入到層間改性後的鈉基 膨潤土 中；第三步是相變儲熱建築材料的制備：（1）儲熱式纖維石膏板的制備；（2）儲熱水泥的制備。本發明從根本上解決有機相變儲熱材料與建築材料的相容性及穩定性問題，本發明產品成本低、無毒、種類較多、相變溫度范圍廣、適用性強、導熱性能好、儲熱密度高、不存在可燃性問題。

34 一種 膨潤土 紙品粘合劑的制備方法
本發明涉及一種 膨潤土 紙品粘合劑的制備方法，首先將 膨潤土 加水後攪拌，並浸泡過的 膨潤土 攪拌，濾去渣加入碳酸鈉，備用；稱取干澱粉，先加水，後攪拌並加入硫酸亞鐵，再加入氧化劑和亞硫酸鈉，攪拌，備用；最後將所得的澱粉膠和 膨潤土 漿混合，攪拌並加熱，再加入硼砂，攪拌後即為本發明的紙品粘合劑。本發明粘合劑，不僅原料易得，而且價格低廉，用以粘合紙品，紙箱的牢度和乾燥速度都符合要求。

35 一種有機 膨潤土 制備方法
本發明公開了一種有機 膨潤土 制備方法。制備方法採用季胺鹽作為改性劑，通過將 膨潤土 的水相懸浮液與一季胺鹽化合物和聚不飽和羧酸衍生物反應製作而成。採用本發明所取得的有機 膨潤土 可應用於傳統有機 膨潤土 應用的所有領域。此外，還可減少使用工序，免制預凝膠而直接使用乾粉，從而可減少研磨設備的添置和使用，節約高速研磨所需的能源、降低了生產成本。

36 接枝 膨潤土 高吸水材料及其製造方法
接枝 膨潤土 高吸水材料是有 膨潤土 與乙烯基類單體A和B，用過硫酸鹽與還原劑組成的引發體系及交聯劑，經接枝共聚反應製成板狀、粒狀或粉狀。具有工藝簡單、吸水性強，可反復使用，無環境污染、成本低，分子結構與性能可調等特點，解決了 膨潤土 與二元單體或多元單體進行接枝共聚，實現了產品吸水性、耐鹽性、耐壓性可控及工業化生產，適用於工業、農林、環保等領域吸液、儲液、改善生態環境、改良土壤的理想天然高吸水材料。

37 一種用鈣基 膨潤土 生產鈉基 膨潤土 的方法
本發明屬於 膨潤土 的深加工技術。主要適用於將天然鈣基 膨潤土 通過人工「干法」改型為鈉基 膨潤土 。其核心是只用一台雷蒙磨一次性實現離子交換反應和除去雜質礦物兩個目的，快速方便地生成鈉基 膨潤土 。完全實現了工廠連續化生產、工序短、成本低、經濟價值高，優於目前國內外採用的生產方法。

38 改性 膨潤土 及其應用
本發明公開了一種用於橡膠填料的改性 膨潤土 。它是用R↓〔1〕N（R↓〔2〕）R↓〔3〕（其中R↓〔1〕是苯基或取代苯基，R↓〔2〕是H、C↓〔1〕～C↓〔5〕烷基，R↓〔3〕是H、NO、OH或NH↓〔2〕）作為改性劑，並採用有機硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑對 膨潤土 進行干混改性所得到的。改性 膨潤土 用於輪胎、膠板、膠管等橡膠製品的填料，可以明顯提高橡膠與簾子線的粘接強度，改善橡膠製品的力學性能，降低橡膠製品的成本。

39 用 膨潤土 制備無碳復寫紙專用白土型顯色劑的方法
用 膨潤土 制備無碳復寫紙專用白土型顯色劑新工藝，屬顯色劑制備領域。它用 膨潤土 作原料經酸處理，鹼金屬或鹼土金屬氫氧化物中和處理，Ca、Mg、Ba、Sr、Zn、Al的氧化物改性處理，表面活性劑改性處理，抗紫外線劑改性處理，抗氧化劑改性處理等工序，製成顯色劑。該顯色劑白度在85％以上，有良好觸變性，漿液不沉澱，顯色速度快，發色性能好。

40 水法精製鈉基 膨潤土 的方法及其產品
本發明公開了一種鈉基 膨潤土 的制備方法，包括擠軋、水選、水洗、鈉化、脫水、乾燥和粉碎。在水洗步驟中向 膨潤土 的懸混液中

㈢ 陽離子交換樹脂的交換容量

陽離子交換樹脂有很多種型號，不同的樹脂都有不同的交換容量。

離子交換樹脂的交換容量有哪幾種？

1、總交換容量：表示每meq/g(干樹脂)或 meq/mL(濕樹脂)能夠進行交換的化學基團的總量，打個比方，比如總共有25毫升樹脂，交換容量為 1 meq/mL的樹脂，總交換容量就是25meq/mL。

2、工作交換容量：表示樹脂在一定的條件下，能夠進行交換的能力，主要與樹脂的種類、溫度、進水的流速、總交換容量等因素有關，根據樹脂的使用環境、條件的不同，樹脂的交換容量也會不同。

3、再生交換容量：再生交換容量指的是，樹脂在吸附飽和，進行再生之後，樹脂還能夠有多少交換容量，再生交換容量除了和樹脂本身的性能有關以外，主要就是和樹脂再生時使用的再生劑有關，再生交換容量一般是總交換容量的70-80%。

離子交換樹脂工作交換容量的測試方法：

1、陽樹脂工作交換容量計算公式：Qa=(A+S)V/ VR

Qa：陽樹脂的工作交換容量，單位為mol/m³

A：陽床平均進水鹼度，單位為mmol/l

S: 陽床平均出水酸度，單位為mmol/l

V: 周期制水總量, 單位為m³

VR：床內樹脂體積（逆流再生則不含壓脂層體積），單位為m³

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㈣ 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。

㈤ 膨潤土的特性.是什麼吸水樹脂都有什麼啊最好能查到他們的用途還有價格.

工藝特性

陽離子交換性 在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+、Na1+、K1+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的重要工藝特性，利用這一特性，進行膨潤土的改型，由鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土；製取活性白土、鋰基膨潤土、有機膨潤土、柱撐蒙脫石等產品。

測定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。陽離子交換容量是指PH值為7的條件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等陽離子總量，單位為mmol/100g土。陽離子交換容量的英文名稱為Cation Exchange Capacity，簡稱為CEC。膨潤土的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。

目前測定CEC的方法分為兩大類：一類是定氮蒸鎦法，另一類是氯化鋇-硫酸法。

吸水性 膨潤土能吸附8~15倍於本體積的水量，吸水後體積膨脹，體積能膨脹增大幾倍到十幾倍。以吸水率和吸水比表示膨潤土的吸水性。單位重量的膨潤土所能吸附水的重量稱為吸水率，以百分數表示。在初始階段，它隨時間的增長而增長，最後達到飽和。前十分鍾的吸水量和二小時的吸水量的百分比稱為吸水比。

膨潤土的膨脹性能以膨脹容表示，膨潤土在稀鹽酸溶液中膨脹後的容積稱為膨脹容，以毫升/克樣表示。鈉基膨潤土比鈣基、酸性膨潤土的膨脹容高；同一屬型的膨潤土，含蒙脫石愈多，膨脹容愈高。膨脹容是鑒定膨潤土礦石屬型和估價膨潤土質量的技術指標之一。

吸附脫色性 膨潤土對各種氣體、液體、有機物質具有一定的吸附能力，最大吸附量可達5倍於它的重量，尤其是酸性膨潤土和經酸處理活化的活性白土對各種油類具有良好的脫色性能。以往是以脫色率和脫色力表徵膨潤土的吸附脫色能力，目前趨於以脫色力和比表面積來表徵。

在相同的測試條件下，在脫色效果相同的情況下，標准土用樣量與試樣用樣量之比，乘以標准土的脫色力值即為試樣的脫色力。以下式表示：

T=T0�0�7W1/W2

式中T—試樣的脫色力；

T0 –-標准土的脫色力；

W1—與試樣消光量相等時的標准土重量（克）；

W2—試樣重量（克）。

採用一定量的膨潤土對煤油瀝青溶液脫色，脫色前後溶液的消光值之差與脫色前溶液的消光值之比稱為脫色率，以百分數表示。即：

A=（E0-E2）/E0�0�7100

式中A—脫色率（%）；

E0 –煤油瀝青標准溶液的消光值；

E2—脫色後煤油瀝青溶液的消光值。

1克固體所具有的總面積為比表面。測定固體比表面的常用方法有BET（Brunauer—Emmett—Teller三人）法、電子顯微鏡法和氣相色譜法。

膠質價 膨潤土在水介質中能分散呈膠體懸浮液，這種懸浮液具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，以膠質價表徵這些性能。膨潤土與水按比例混合後，加適量氧化鎂，靜置24小時後形成的凝膠層體積稱為膠質價。以15克樣形成的凝膠體體積的毫升數表示。膠質價是評價膨潤土形成膠體體系及其穩定性的一種指標，是分散性、親水性和膨潤性的綜合表現。鈉基膨潤土比鈣基、酸性膨潤土的膠質價高；同一屬型的膨潤土，含蒙脫石愈多，膠質價愈高。

粘結性和可塑性 膨潤土和水、泥或砂等的摻合物有粘結性和可塑性，一般以濕態抗壓強度（濕壓強度）、熱濕拉強度表示。濕壓強度是評價膨潤土的濕態粘結能力。將膨潤土與標准砂（內蒙通遼縣大林型砂廠產）和水按一定比例混碾，形成粘土膜將砂粒包裹，製成標准試樣，測單位面積上所能承受的極限載荷，單位為kg/cm2。

將膨潤土與標准砂和水按比例混碾後，製成標准試件，在試件一端加熱，使之形成一定厚度的干砂層及其後的水分凝聚區，然後載入拉力負荷，測定試件在水分凝聚區的抗拉強度，為熱濕拉強度，以kg/cm2表示。熱濕拉強度是鑄造工業評價膨潤土質量的重要技術指標。

造漿性能 膨潤土的主要用途之一是用作鑽井液材料。衡量膨潤土的造漿性能的主要指標之一是造漿率，即單位重量的膨潤土可以配製成具有表觀粘度為15mPa�6�1s的懸浮液體積數（單位為m3/t）。

2． 主要用途

由於膨潤土具有上述工藝特性，使其作為粘結劑、吸附劑、催化劑、增稠劑、觸變劑、脫色劑等廣泛應用於冶金球團、鑄造、鑽井、化工、食品等24個領域100多個部門，見表2。但其主要消費領域是鑄造型砂、鐵礦球團、鑽井泥漿，消費量約佔世界總產量的75%。我國膨潤土主要應用領域的消耗量為：鑄造用膨潤土90.41萬噸（佔73.5%），鑽井泥漿8.61萬噸（佔7%），石油化工（包括脫色）用膨潤土7.75萬噸（佔6.3%），鐵礦球團用膨潤土3.69萬噸（佔3%），輕工建材、農葯和印染等10.1萬噸（佔8.2%）。

㈥ 　沸石（Zeolite）

一、概述

沸石是沸石族礦物的總稱，包括含水的鹼或鹼土金屬的鋁硅酸鹽礦物。沸石的化學組成十分復雜，因種類不同差異較大。沸石礦物的一般化學式為：A_m（Si,Al）_pO_2p·nH₂O，式中A主要為鈉和鈣，其次為鋇、鍶、鉀和極少的鎂、錳等。成分中（Mg、Ca、Sr、Ba、Na₂、K₂）:Al₂=1:1和O:（Si,Al）=2:1是恆定的。但不同的沸石，陽離子A及其含量不同，水分子多少各異，Al:Si比值從1:5到1:1變化。

目前，已發現40種天然沸石礦物，但只有方沸石、菱沸石、斜發沸石、毛沸石、濁沸石、絲光沸石、鈣十字沸石等較為常見。我國已發現有斜發沸石、絲光沸石、鹼菱沸石、鈣十字沸石等10多種天然沸石，被大量利用的只有斜發沸石和絲光沸石。人工合成沸石已達數百種，幾十種結構。但是目前已工業化的，具有經濟意義的只有幾種，其中產量最多的占人工合成沸石總量的99%的是4A沸石，其次是Y型和X型沸石。

沸石礦物的晶體具有架狀結構。在架狀骨幹中存在著由[（Si,Al）O₄]四面體組成的環（如由四個四面體組成的「四元環」、六個四面體組成的「六元環」，以及「五元環」、「八元環」、「十二元環」等等）。環的孔徑與一般分子大小相近（如四元環0.1nm、六元環0.22nm、八元環0.42nm、十二元環0.8～0.9nm）。不同的沸石礦物晶體中，環的元數不同，聯結方式不同。因而，孔道的孔徑、孔道方向、孔道貫通幾度空間等各異。孔徑越寬，可以容納的物質的分子越大。六元環以下孔徑太小，分子進不去，可用來進行離子交換。

形成環狀的硅氧四面體再與另外的氧橋相互聯接，便構成三維格架的孔穴（稱籠或空腔）。在沸石晶體結構中許多形狀整齊的多面體籠就是這樣形成的。如立方體籠、α籠、β籠、六角柱籠等。

上述結構特徵使沸石晶體結構存在孔道和空洞，被鈉、鉀、鈣等陽離子和水分子－沸石水所佔據。

當加熱時沸石水將逐漸逸出。沸石失水後，孔穴形成的內表面積很大，1g純沸石（A型分子篩）的總表面積達1100m²，即沸石被活化。失去沸石水後，可以吸附其他物質分子進入孔道。在這種情況下，直徑比孔道小的分子能進入孔道，而直徑比孔道大的分子則被拒之外，從而對分子起篩選作用。因此，被活化的沸石可作為離子篩或分子篩。沸石的選擇性吸附、篩分性能，決定於沸石的孔徑和被吸附分子的大小、結構、極性和化學鍵等。

在沸石晶體結構的孔穴中除沸石水外，還存在為了平衡晶格中負電荷而進入的金屬陽離子（一般為K⁺、Na⁺），這些陽離子極易與水溶液中的陽離子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺等）發生交換作用。這種可逆的陽離子交換，不破壞晶體結構，但會改變晶體內的電場，從而可使沸石的吸附和催化性能發生很大變化。沸石的離子交換性能主要與沸石晶體結構中硅鋁比的高低、孔穴的大小、陽離子的性質及所在的位置有關。部分沸石的物理性質見表3-3-1。

二、沸石的主要用途

沸石的獨特內部結構和晶體化學性質，使其具有吸附分離、離子交換、催化裂化、耐酸耐熱、耐輻射和密度小等特點，廣泛地應用於建材工業、農業、輕工業、環保及國防等領域。

建材工業用作燒制人造輕骨料、水泥摻合料、輕質高強板材及輕質磚和輕質陶瓷製品、無機發泡劑，配製多孔混凝土，作固結材料，建築石料。

農牧業製作農葯載體、土壤改造劑、多元顆粒肥料；家畜（禽）飼料添加劑；水產養殖業中水質改良劑等。

工業助劑與添加劑製作肥皂助劑、牙膏磨擦劑，燒制低溫青瓷的助熔劑，紙張充填劑，橡膠塑料，樹脂，塗料的充填劑和用作洗滌劑的原料等。

離子交換除氟改良土壤，廢水處理，除去或回收重金屬離子，放射性廢物的處理，海水提鉀，海水淡化，硬水的軟化，食品的防腐保鮮。

吸附分離乾燥劑、吸附分離劑、分子篩（對氣體、液體進行分離、凈化和提純）（包括對天然氣、煤氣、化工氣體等）。

催化裂化石油的催化、裂化劑，用於分餾精製石油產品。

表3-3-1部分沸石的物理性質

三、沸石礦床的工業要求及資源分布

對於沸石礦石，主要以

、K⁺離子交換能力，確定沸石礦物在礦石中的含量。

邊界品位：K⁺交換量≥10mg/g土，或

交換量≥100mL/100g土（相當沸石總量的40%土）；

最低工業品位：K⁺交換量≥13mg/g土，或

交換量≥130mL/100g土（相當於沸石總量的55%土）；

K⁺交換量＜13mg/g，但

交換量＞130mL/100g的礦石，另外圈出，單獨計算儲量，並應確定沸石礦物的種屬；

K⁺交換量為10～13mg/g,NH⁴⁺交換量為100～130mL/100g土的礦石列為表外礦；

礦床最低可采厚度為2m，夾石剔除厚度大於或等於1m。

按用途評價沸石礦床的工業指標見表3-3-2。

表3-3-2我國沸石礦床評價的工業指標

目前世界上已有40多個國家發現了近3000個沸石礦床或礦點，絕大多數沸石礦床產於新生代，以第三紀分布最為集中。與火山岩共生，玻璃質火山岩為沸石的成礦母岩。

日本、原蘇聯和美國是沸石資源大國。此外，朝鮮、肯亞、阿根廷、紐西蘭、冰島、義大利、匈牙利、保加利亞、英國和原西德等國家均發現了較大規模的沸石礦床。

表3-3-3我國部分地區沸石岩化學成分表

①用斯科菲爾德法測定。

我國沸石資源豐富，主要分布於中生代火山活動區，賦存於侏羅系、白堊系中。我國部分沸石礦的化學成分和吸附性能見表3-3-3和表3-3-4。

表3-3-4我國部分產地沸石岩的吸附性能

四、沸石礦石的提純及深加工

由於天然沸石受到純度及某些自然弱點的影響，還不能滿足各領域應用上的要求。為了進一步提高其吸附、交換和催化性能，需要對沸石礦進行選礦提純和深加工處理。

1.選礦提純

沸石的選礦存在一定的困難，主要原因有兩個：一是沸石礦物結晶粒度非常細小，一般為1～50μm；二是與沸石共生的礦物，如蒙脫石、絹雲母、石英、玉髓、蛋白石、長石、綠泥石等與沸石在選礦性質方面差異較小，不易分選。常用的選礦方法有：①重選，如搖床及離心力場強化的重選設備；②浮選，能處理細粒度物料，利用浮選葯劑調節礦物的可選性，是目前最為有效的一種選礦方法；③選擇性絮凝分選法。

我國主要進行過沸石的浮選、絮凝、重選、磁選等方面的試驗研究，已取得了一定進展，但仍處於探索性研究階段，有待於進一步的研究，尋求更有效、更經濟的方法及工藝。

世界上銷售的沸石一般只是經過破碎、篩分後符合粒度要求的產品。

日本板谷沸石加工廠採用干法精選工藝（見圖3-3-1），選除礦石中的蛋白石、石英、長石、有機物等雜質，以提高產品的純度和白度。產品性能見表3-3-5，「SGW」細粉狀產品主要用於造紙。

圖3-3-1乾式精選流程

日本高島加工廠採用濕法精選流程，生產微細粉狀的水洗產品，產品性能見表3-3-6。其中產品「Hi-Z」可作為造紙用粘土。

美國布伊沸石礦採用分級和濃縮以及搖床選別和干涉沉降工藝分選沸石，工藝流程見圖3-3-2。

圖3-3-2布伊沸石礦造礦流程

2.沸石礦的深加工

沸石礦的深加工就是經酸、鹼浸漬，煅燒等方法處理，使其活化和改型，提高沸石的吸附能力和交換能力。使沸石活化的方法較多，下面介紹幾種主要處理工藝。

表3-3-5干法處理沸石的性能

註：PB＝紙裝；FB＝軟包裝；PEB＝聚乙烯包裝。

（1）酸處理加工工藝將沸石原礦粉碎至5～80目，用濃度為4%～10%的鹽酸或硫酸浸漬，酸浸是將沸石孔道中的雜質和可溶性物質清除出來，浸漬處理時間以10～20h為宜。酸處理後的沸石經用碳酸鈉、苛性鹼等中和後洗滌，再水煮沸30～60min。將煮沸後的沸石乾燥，然後在350～580℃溫度下焙燒。焙燒後的沸石被粉碎到所需要的粒度，即為活性沸石產品，其吸附性能達到或優於活性炭。

表3-3-6濕法處理沸石性能

（2）煅燒處理工藝將沸石原礦乾燥破碎，排除破碎中產生的粉末。將破碎產品放在焙燒台上，通過熱風緩緩升溫，焙燒溫度不超過500℃。在溫度（焙燒）升到足夠高時用水急驟冷卻，然後乾燥。經上述處理後，能使離子交換容量值和吸附能力緩慢提高，可作水質凈化劑使用。

（3）P型沸石將3g10～20目的沸石礦放入NaOH浸液中，在（95±5）℃下加熱70h，即獲得P型沸石。NaOH濃度不宜過高，否則會破壞沸石結構。改型後的P型沸石對CdCl₂的吸附量明顯增加。

圖3-3-2布伊沸石礦選礦流程

（4）H型沸石將天然沸石用稀無機酸（HCl、H₂SO₄、HNO₃、HClO₄等）處理，使H⁺交換率至少在20%以上，成型後在90～110℃乾燥，最後以350～600℃溫度加熱活化，即成H型沸石。H型沸石具有很高的吸附速度和陽離子交換容量。

（5）Na型沸石將沸石用過量的鈉鹽溶液（NaCl、Na₂SO₄、NaNO₃等）處理，使Na⁺交換率至少在75%以上，成型後在90～110℃乾燥，最後在350～600℃溫度下加熱活化製成。Na型沸石對氣體的吸附容量很大，甚至比合成的0.5nm分子篩的吸附量還大。

（6）NH₄型沸石將天然沸石用2M的NH₄Cl溶液處理，然後用2M的KCl溶液作洗滌劑，其陽離子交換容量可達145mN/100g。

此外還有將比表面積小、孔徑小的斜發沸石改型為八面沸石，可應用於化工、煉油領域。改型工藝見圖3-3-3。

圖3-3-3八面沸石加工工藝流程

最佳改型條件為（每克礦樣）：NaOH0.55g、NaCl0.60g、水3.00g、反應時間4h。改型前後的性能見表3-3-7。

表3-3-7沸石改型前後性能比較

五、我國沸石開發利用現狀

我國沸石礦產資源開發利用研究僅有20年，在建材、輕工、農牧、環保等領域里的開發研究與應用已取得了一定成果。部分成果見表3-3-8。已開發的主要沸石礦床有：浙江縉雲老虎頭、天井山混合型沸石岩礦床；河北赤城獨石口斜發沸石岩礦床、圍場斜發沸石岩礦床；山東濰縣湧泉庄絲光沸石、斜發沸石岩礦床、萊陽白藤口絲光沸石岩礦床、萊西斜發沸石、絲光沸石岩礦床；河南信陽上天梯斜發沸石岩礦床；黑龍江海林斜發沸石岩礦床；遼寧北票斜發沸石岩礦床；吉林九台銀礦山混合型沸石岩礦床；內蒙古呼和浩特郊區陶卜齊絲光沸石岩礦床。

表3-3-8我國部分領域對沸石岩的質量要求

續表

續表

目前，天然沸石在工業應用中存在以下主要問題：一是質量問題，二是品種問題。質量問題主要是純度不高，雜質較多，以及活化產品的質量達不到應用部門要求。品種問題是適合於不同應用部門要求的改型、改性系列化產品少。因而，一方面要加強選礦提純工藝的研究，另一方面也要加強沸石改性、改型工藝條件的研究。

上天梯沸石礦是河南省最大的沸石礦，與膨潤土、珍珠岩共生，為斜發沸石岩。目前主要是作水泥填料用。在除氟方面的研究已取得較好成果。沸石原礦經破碎活化後，提高了吸附氟離子的能力。原水含氟3～8.2mg/L，經沸石吸附後含氟降到1mg/L以下，符合飲用衛生標准。用過的沸石可再生反復使用，為氟病區人民帶來了福音。針對河南省的實際情況，應加強氟石在環保、農葯方面的開發研究。氟石礦的超細微粉在立交橋、高速公路上的應用已受到建設部門的高度重視。

六、人工合成4A沸石

天然沸石已被成功應用到工業、農業、環保等各個領域中，但是在一些工業部門，如洗滌業中的助洗劑，還是要用人工合成的4A沸石。因為天然沸石，無論是吸鈣量，還是白度等指標均達不到要求。在催化劑領域中，至今仍然使用人工合成的沸石。

人工合成沸石已達數百種，幾十種結構。但是目前已工業化的，具有經濟意義的只有幾種，其中產量最多的是4A沸石。4A沸石主要用於洗滌劑中，取代三聚磷酸鈉（STPP）。4A沸石也是製取其他品種沸石的母體。

4A沸石的分子式為Na₉₆Al₉₆Si₉₆O₃₈₄·216H₂O，經簡化為Na₁₂（Al₁₂Si₁₂O₄₈）·27H₂O的稱為偽晶胞或假單元式，可再簡化為Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O,Na₂O17%、Al₂O₃28%、SiO₂33%、H₂O22%。4A沸石的比表面積可達800m²/g，能吸附一定量的有機污垢。4A沸石對Ca²⁺有很強的交換能力，理論吸鈣量以mg-CaCO₃/g（干）計，可達352mg/g，所以能軟化硬水。4A沸石作助洗劑，除軟化硬水外，有pH緩沖能力，提高了清除油污的效果。4A沸石除了具有上述的助洗劑功能外，還具有原料來源廣，製取工藝簡單，能耗低，價格低於三聚磷酸鈉，生態學方面安全等優點，使之成為三聚磷酸鈉最理想的代用品。

合成4A沸石的生產工藝根據原料不同而不同，主要有以下幾種生產工藝。

1.氫氧化鋁水熱合成法

該工藝是以市售的氫氧化鋁、氫氧化鈉、硅酸鈉為原料，直接進行水熱合成製取沸石（圖3-3-4）。該工藝是世界上普遍採用的生產工藝，世界上許多著名廠家都採用此工藝生產，如德國的Henk和Degussa公司、荷蘭AK20-PQ公司、義大利的Mira公司、日本東洋曹達公司、西班牙的FMC公司、美國的P＆G公司等。此工藝的優點是生產流程簡單，產品質量較高，流程靈活性大，可以根據市場需求生產多種型號沸石。缺點是成本高。

圖3-3-4水熱法合成沸石工藝流程

2.高嶺土法

美國Ethyl公司利用高嶺土生產4A沸石助劑。純高嶺土中的硅鋁比值恰好與4A沸石相等。高嶺土焙燒之後轉變為活性較高的非晶質的偏高嶺石，偏高嶺石在熱水鹼性溶液中轉換成4A沸石（圖3-3-5）。

圖3-3-5用高嶺土合成4A沸石的流程圖

這種方法的優點是工藝簡單、成本低；缺點是缺少高質量的高嶺土原料，難達到洗用沸石的要求，白度、粒度及鈣交換量三項指標難滿足用戶的要求。

美國的U.C.C公司也採用高嶺土法，只是在焙燒後加了一道氯化除雜工序。

3.三水鋁石礦法

用三水鋁石礦作原料生產4A沸石，工藝難度較大，成本較低。我國福建匯盈和耀隆洗滌助劑廠用此法生產4A沸石（圖3-3-6）。

圖3-3-6三水鋁石礦法合成4A沸石工藝流程

河南省非金屬礦產開發利用指南

河南省非金屬礦產開發利用指南

4.以一水硬鋁石為原料的方法

以三水鋁石礦為原料合成4A沸石，是在常壓下經鹼溶直接製得鋁酸鈉，生產成本低。但我國三水鋁石礦少，僅在南方福建、海南、貴州等省有少量儲量，所以三水鋁石礦法受原料限制。我國鋁土礦資源豐富，在鋁土礦石中主要鋁礦物是一水硬鋁石，有的礦石含少量—水軟鋁石、高嶺石等礦物。以鋁土礦為原料生產4A沸石符合我國資源國情。

在合成4A沸石工藝中，首先要獲得鋁酸鈉溶液，然後再與硅酸鈉溶液混合，經膠化、晶化等反應過程，合成4A沸石。鋁酸鈉鹼溶液是拜耳法以及所有其他鹼法生產氧化鋁的主要中間產物。用鋁土礦生產氧化鋁主要有兩種方法，一是拜耳法（濕化學法），另一種是蘇打石灰石燒結法。這兩種方法的工藝過程中都有中間產品鋁酸鈉溶液，將鋁酸鈉溶液與硅酸鈉溶液混合，經膠化、晶化、老化等過程合成4A沸石。如山東鋁業公司就是在燒結法氧化鋁生產系統中嫁接4A沸石生產線，生產出助洗劑4A沸石（圖3-3-7）。

在合成沸石的工藝過程中，膠化、晶化、老化過程的有效控制，是合成合格產品的關鍵。經沉澱壓濾後的鋁酸鈉清液和具有一定模數的液體硅酸鈉按一定的配比注入合成罐內，調控反應物配比是產生4A沸石晶相純度的關鍵。膠化反應形成的是非晶態、無定形的膠體粒子。在水熱條件下，有如下反應：

河南省非金屬礦產開發利用指南

隨著反應時間的延長，膠團解析出NaOH並形成微晶。

晶化反應生成4A沸石晶體，反應式為：

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圖3-3-7以鋁土礦為原料合成4A沸石工藝

4A沸石的晶體生長與濃度、溫度、時間密切相關。晶化時間不夠，晶化率下降，晶化不完全；晶化時間過長，會產生雜質相（如方鈉石），同樣會使4A沸石量相應減少。嚴格控制反應溶液的總鹼度，保證合成的4A沸石晶體粒徑小，≤4μm的≥90%，≤10μm的＞99%。

老化過程可提高4A沸石的結晶度，使之更穩定，4A沸石晶體的粒度分布更為合理，提高鈣交換量和白度。

隨著膠化（漿化）、晶化、老化過程的進行，完成了非晶態的水合鋁硅酸鈉向晶體的轉化。要使合成的4A沸石的結晶度、白度高、粒度細且分布合理、鈣交換量高，就必須嚴格控制合成反應的每一個過程的條件。

5.酸性粘土法

日本水澤公司（MIZUSAWA）利用酸性粘土生產洗用沸石，此法的優點是產品的粒度細，缺點是工藝復雜、成本較高。工藝流程見圖3-3-8。

圖3-3-8水澤公司的酸性粘土法工藝流程

關於助劑4A沸石的質量要求各廠家不盡相同，目前還沒有統一的國際標准。一般是根據用戶需求制定生產工藝，使產品質量滿足用戶要求。表3-3-9列出各廠家的質量標准。

表3-3-94A沸石助洗劑質量要求

①中華人民共和國行業標准，1993-07-01實施；②山東鋁業公司企業標准，1993-06-01實施。

主要參考文獻

[1]《非金屬礦工業手冊》編輯委員會，非金屬礦工業手冊（上、下冊），冶金工業出版社，1992.12。

[2]《礦產資源綜合利用手冊》編輯委員會，礦產資源綜合利用手冊，科學出版社，2000。

[3]王濮等，系統礦物學（中冊），地質出版社，1984.8。

[4]孫寶岐等，非金屬礦深加工，冶金工業出版社，1995.2。

㈦ 陽離子交換能力大小順序

陽離子交換能力大小順序：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+≈NH4+＞Na+＞Li+。

離子交換樹脂對水中各種離子的交換能力是不同的，即有些離子易被離子交換樹脂吸著，但吸著後要把它解吸下來就比較困難；反之，有些離子則難被離子交換樹脂吸著，但易被解吸，這種性能稱為離子交換樹脂的選擇性。這種選擇性影響到離子交換樹脂的交換和再生過程。

含義

如水中的K+會被岩土吸附，而置換岩土吸附的Na+到水中。但是當某種離子的相對濃度增大，則其交替吸附能力也隨之增大，如海水入侵陸相沉積物（淡水含水層）時，水中的Na+將置換岩土吸附的部分Ca2+，形成富含Ca2+的地下水。

以上內容參考：網路-陽離子交換作用