粘土的离子交换性

1. 粘土矿物的性质

晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高岭石的阳离子交换容量最低,5～15毫克当量/100克；蒙脱石、蛭石的阳离子交换容量最高，100～150毫克当量/100克。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土－水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温(100～150℃)加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。如蒙脱石中可交换的钙或钠被有机离子取代后形成有机复合体，使层间距离增大，从原有亲水疏油转变为亲油疏水，利用这种复合体可以制备润滑脂、油漆防沉剂和石油化工产品的添加剂。其他如蛭石、高岭石、埃洛石等也能与有机质形成复合体。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。

2. 关于粘土和粘土矿物的概念

所谓粘土，在岩石学角度是指粘粒(粒径小于μm的颗粒)含量大于50%，具有粘结性和可塑性的土状岩石。粘土的主要组分是粘土矿物。所谓粘土矿物的概念并不十分固定，一般指作为岩石和土壤中粘粒主体的次生层状硅酸盐矿物和非晶质矿物;次生矿物是指原岩在风化作用中或其后的外生作用中新形成的矿物，不是原岩破碎后产生的碎屑矿物。从分类上看，粘土矿物几乎包括了各种结构类型的层状硅酸盐，但分布最广，意义最大的粘土矿物主要是高岭石族、埃洛石族、蒙脱石—皂石族、水云母族、坡缕石—海泡石族的矿物以及海绿石和鲕绿泥石等。据此，粘土矿物的基本定义为形成并稳定于表生风化条件下，具粘土粒级(小于2μm)的层状硅酸盐矿物的总称。

粘土或粘土矿物具有下列一些特殊的性质:

(1)吸水膨胀性:是指某些粘土矿物具有遇水膨胀的性质。表现为层状硅酸盐矿物通过层间(晶内)和晶间吸附水分子，能使体积胀大;

(2)分散性:在水介质中，粘土矿物的微粒会分散形成不易沉淀的悬浮液(即泥浆);

(3)可塑性:是指某些粘土矿物在遇水湿润的条件下具有可任意造型的性质。表现为以适量水调和后，在外力作用下能任意变形而不开裂，除去外力后能保持其形变;

(4)吸附性与离子交换性:是指粘土矿物颗粒具有吸附或交换吸附其他物质成分的性能。表现为粘土矿物层间(晶内)和颗粒表面能吸附介质中的离子或分子，当条件改变后，所吸附的离子或分子会改变，由新吸附的置换原有的，发生离子交换;

(5)触变性:粘土可以饱含大量水分仍保持其“固态”(不流动，表面好像硬的泥地面)，即形成所谓凝胶状态，但一经搅动或振动即变成溶液(泥浆)，这种性质，称触变性。滩涂、沼泽看起来像硬地，越踏越稀，直到使人下陷，即是粘土或含粘土的砂具有触变性的表现;

(6)烧结性与耐火性:是指粘土矿物在加热熔烧完全失水后，变成坚硬块体，失去的水再也不可能复得的性质。利用这一性质可用粘土烧制砖瓦和陶瓷。经烧结后的粘土矿物具有熔点高而耐高温烘烤的特性，许多粘土矿物都是制作耐火材料的原料。

由于以上特殊性质，使粘土矿物具有很大的地质意义和实用意义。

粘土矿物经常呈细分散状态，肉眼难以精确鉴定，必须借助于X射线衍射、热分析，电镜分析、各种谱学分析，并需进行各种化学试验和性能测试才能判别。粘土矿物的样品还需要进行各种复杂的处理才能作为上述测试的试样。以上内容，可在“粘土矿物学”课程中进一步学习。

3. 什么叫黏土的阳离子交换容量其大小与水化性能有何关系

不同土壤来的阳离子源交换量不同，主要影响因素：a,土壤胶体类型，不同类型的土壤胶体其阳离子交换量差异较大，例如，有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。b,土壤质地越细，其阳离子交换量越高。c,对于实际的土壤而言，土壤黏土矿物的SiO2/R2O3比率越高，其交换量就越大。d,土壤溶液pH值，因为土壤胶体微粒表面的羟基（OH）的解离受介质pH值的影响，当介质pH值降低时，土壤胶体微粒表面所负电荷也减少，其阳离子交换量也降低；反之就增大。土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。

4. 粘土的阳离子交换容量（CEC）是什么哪位高人解释下

分散介质ph=7时，从粘土上所能交换下来的阳离子总量。包括交换性盐基和交换性氢。以100g粘土交换下来的总阳离子摩尔表示。符号cec。通过测定粘土的阳离子交换容量，可以了解粘土表面所带的负电荷。

5. 粘土有哪些特征及其在无机非金属材料生产过程中的作用

陶瓷材料的原料，耐火

6. 什么叫粘土矿物

粘土矿物
clay minerals

粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。除水铝英石外均属层状或层链状结构硅酸盐，因此粘土矿物可按层状结构硅酸盐矿物的分类来划分。
形态--粘土矿物的粒度细小，其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状，结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状（埃洛石）或纤维状（坡缕石和海泡石）。
性质--晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+，常见的交换性阴离子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、（NO3）-。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土-水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温（100～150℃）加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。
成因--粘土矿物的形成方式有3种：①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩，可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。
用途--高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层；主要由蒙脱石构成的膨润土用于作钻井泥浆、精炼石油的催化剂和漂白剂、铁矿球团的粘结剂和铸形砂粘合剂；凹凸棒石粘土和海泡石粘土是制造抗盐泥浆的优质原料、油脂的脱色剂和吸收剂。

7. 常见的黏土矿物有哪几种结合水膜的厚度有什么差异

常见的黏土矿物有：油类、树脂类、其他类。粘土矿物主要包括高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石族等矿物。

结合水膜的厚度差异：不同厚度的PVA水转印膜主要是和要做水转印工件的外壳形状有关，厚度越大，PVA膜在水中溶解后所形成的可拉伸强度就越大。

活化剂喷涂之后也就越容易保持图画不变形的印刷到大坡度和陡面工件上了请酌情参考。常见PVA空白膜一般是20-45um，45um厚度的膜需要溶解的时间最长，但是下膜后印刷的清晰度也最好。

性质

晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高岭石的阳离子交换容量最低,5～15毫克当量/100克；蒙脱石、蛭石的阳离子交换容量最高，100～150毫克当量/100克。

8. 黏土的吸附和水化作用

泥浆中黏土颗粒和分解介质水的界面上,自动浓集介质中分子或离子的现象称为黏土的吸附。由于黏土颗粒表面通常带有负电荷,因而能吸附介质中的各种水化阳离子,使黏土颗粒表面形成一层具有一定厚度的水化膜,这种现象叫作黏土的水化作用。黏土的吸附和水化作用是使泥浆分散体系稳定的重要因素。用不同的化学处理方法调节,控制其吸附与水化作用,可以获得不同性能的各种类型的泥浆。

(一)黏土的吸附性能

泥浆中黏土的吸附,和其他许多物体的吸附一样,可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种。

物理吸附是分子间相互作用力所产生的吸附,是由于表面分子具有表面能所引起的。其吸附力弱并易解吸,且吸附速度快。泥浆中黏土颗粒与处理剂分子或离子之间广泛存在着物理吸附现象。

化学吸附是吸附物质间存在化学键力的吸附,其吸附力强。不易解吸,吸附速度较慢。化学吸附也广泛存在于泥浆中。

离子交换吸附是物理-化学吸附,泥浆中广泛存在。是黏土在泥浆中的主要吸附作用,是进行泥浆化学处理和性能调整的依据。由于黏土颗粒表面带负电荷,能吸附阳离子,并且所吸附的阳离子是可以交换的,即和泥浆中存在的其他阳离子进行交换,且这种交换是可逆的。黏土颗粒吸附阳离子的属性,数量(交换容量)等对黏土颗粒在泥浆中的分散和稳定有很重要的影响。

(二)黏土的水化作用

黏土的水化作用是指泥浆中黏土颗粒表面吸附分子的状态和能力。黏土颗粒表面可以直接吸附极性水分子——吸附水。更主要的是黏土颗粒表面带负电荷、能吸附分散在泥浆中的大量阳离子来实现水化,使黏土颗粒表面形成一层水化膜,从而产生水化作用。

黏土的水化作用是影响水基泥浆性能的重要因素,泥浆中黏土颗粒的分散稳定与凝聚沉淀,在很大程度上取决于黏土颗粒的水化作用的强弱。

(三)泥浆中黏土颗粒表面的双电层

黏土颗粒在水中,其表面所带的负电荷能产生电场,通过静电作用可把交换性阳离子吸引在它的周围形成双电层。黏土颗粒周围所吸附的阳离子只有一部分同黏土颗粒一起运动,这部分同黏土吸引得比较牢固的阳离子层,称为吸附层;另一部分阳离子距离黏土颗粒稍远,不随着一起运动,这部分阳离子所在的层位叫作扩散层。

泥浆中黏土颗粒表面的双电层理论是用电解质进行泥浆化学处理的理论基础。

9. 黏土矿物为什么具有吸附性

因为黏土矿物晶体边缘带正电荷，阴离子基团可以靠静电引力吸附在黏土矿物的边回面上。介质中有答中性电解质存在时，无机阳离子可以在黏土矿物与阴离子型聚合物之间起“桥接”作用，使高聚物吸附在黏土矿物的表面上。

10. 粉土，粘土，砂土有什么区别

1、性质不同：粉土是粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数 Ip小于或等于10的土。黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤。砂土是土壤颗粒组成中砂粒含量较高的土壤。

2、特点不同：砂土含砂粒可达85-100%，而细土粒仅占0-15%。一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，一般在原地风化。粉土的工程性质为密实的粉土为良好地基；饱和稍密的粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

3、优势不同：砂土可以促进有机质分解，有机质矿质化加快。粘土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变。粉土土粒粗、级配好、密度大、排水条件好、静载大携含握、振动时间短、振动强度低等因素，有利于抗液化的性能。

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注意事项：

1、由于粘性土壤田间持水量比较大。因此在灌水或者滴水的时候要注意以下事项：灌水老胡/滴水量不要太大，毛管压力不要太大，选择小流量的滴灌带。

2、尽量避免地表径流形成膜间行明水，造成水肥浪费。滴水时间以耕作层浸润为宜，有些地方由于土壤粘性较重，水浇大了后棉花甚至出现萎焉情况。

3、肥：肥料在粘土地上施用，应酌情减量。由于粘性土壤，保肥能力较强。特别是要注意氮肥施用过量，引起作物徒长。一般而言新疆土壤钾含量相对丰富，特别是新开几年的荒地。粘性土壤的阳离子交换辩庆量大，钾更为丰富。