膨润土的改性及其在钻井液中的应用

膨润土的改性及其在钻井液中的应用

膨润土的改性及其应用:,,,,,,,.,,.,,,.,.24100,300,““.,,,26,.,.:;;;;膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等;一般为白色、淡黄色,因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等;具蜡状、土状或油脂光泽;膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。

主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水,还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素。

2和含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。

蒙脱石矿物属单斜晶系,通常呈土状块体,白色,有时带浅红、浅绿、淡黄等色,光泽暗淡。

硬度1~2,密度2~33。

按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小,膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、自然 漂白土,其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。

由于膨润土特别的结构特征,它具有强的吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀可达数倍至30倍;在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状,这种介质溶液具有肯定的黏滞性、能变性和润滑性;有较强的阳离子交换力量,对各种气体、液体、有机物质有肯定的吸附力量,最大吸附量可达5倍于自身的重量;它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性;具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。

由于它具有特别的性质如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性,所以广泛用于各个工业领域。

国内外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。

我国膨润土的储量世界第一位,种类齐全,分布广,遍布26个省市,产量和出口均居世界前列。

由于膨润土具有多种性质,因此在实际应用中会受到多种限制。

由于膨润土在水中具有膨胀性、分散悬浮等特性,因此用膨润土原土处理废水时,效果较差,特殊是固一液分别速度慢,絮凝物脱水效果差,影响其实际应用。

虽然膨润土具有较好的吸附性能,但直接用于吸附处理废水中重金属等离子型污染物,往往不能达到很好的处理效果。

由于膨润土层间阳离子的水解,故未经改性的膨润土原土吸附处理水中有机物的性能较差,大大限制了膨润土在废水处理中的应用。

由于膨润土表面的亲水性,未经改性的膨润土在有机污染环境修复中效果较差,人们常常将膨润土进行改性制得更有价值的膨润土,提高其应用价值。

,加肯定量的水,使其具备足够交换的自由钠离子,与钙基膨润土混合匀称,再施加肯定的压力主要是剪切应力,如轮碾挤压、双螺旋挤压、螺旋阻流挤压、对辊挤压等方式,使膨润土颗粒分开,甚至把晶层推开,增加钠离子与钙蒙脱石的接触面积,加速钠离子交换钙离子的过程。

同时在机械地挤压和剪切中,机械能因摩擦和剪切而转变成热能,使膨润土温度上升,加快了钠离子的运动速度,扩大了离子的运动范围,有利于加速钠离子对钙离子的交换过程。

挤压和剪切还会蒙脱石晶体产生断键,暴露出来的原子价是正的硅原子、铝原子或负的氧原子。

这些原子将产生吸附水,有利于蒙脱石的水化,也有利于吸附钠离子而促进钠化反应进行。

不采纳挤压方式,如悬浮液法和堆放钠化法,靠碱水溶液中的钠离子,也可以使钙蒙脱石转化为钠蒙脱石。

通过选择合适的酸改性剂,及对酸改性温度、时间、浓度等因素与处理效果关系的争论,结合比表面测定、扫描电镜图、化学成分测定等,分析了酸改性膨润土的机理。

结果表明,经酸改性的膨润土的吸附性能比原土均有提高,采纳盐酸改性的吸附剂不如用硫酸改性效果好;在肯定温度范围内,酸改性温度对吸附剂处理废水效果影响不大;当用酸活化膨润土时,酸与铝硅酸盐发生物理化学反应,首先是蒙脱石间的+、+、2+、2+等阳离子转变为酸的可溶性盐类而溶出,从而减弱了原来层问的键力,使层状晶格裂开,晶层间距扩大,孔道被疏通,表面活性增加,膨润土的吸附力量也显著提高。

同时在酸作用下,酸中的+会渐渐置换位于晶格表面的2+和2+,置换后的一部分+又可被溶液中的13+所取代,从而生成吸附力量比+强得多的铝离子或盐基性铝离子,使活性膨润土的吸附力量增加。

所以,用酸化法处理可以达到较好的活化目的,制备出具有较强的吸附力量和脱色力量的活性膨润土。

1湿法:用水配制10%的膨润土浆,使膨润土充分水化,然后按肯定比例加入表面活性剂,在肯定温度下反应3,在103。

下烘干,然后粉碎即可。

假如不进行烘干粉碎,此法可直接用于现场配制钻井液。

2干法:在表面活性剂中加入少量的水使之溶解,然后把表面活性剂水溶液匀称地喷洒在膨润土干粉上,使膨润土表面充分润湿,适当地施加外力,并用小型捏合机捏合,使表面活性剂与膨润土更好地接触。

由于膨润土的多重特性,在日常实际应用中收到了限制。

对膨润土进行改性,不仅提高了它的应用价值,而且提高了它的作用效率,使膨润土得到了更广泛的应用。

例如:虽然膨润土具有较好的吸附性能,但直接用于吸附处理废水中重金属等离子型污染物,往往不能达到很好的处理效果。

一般用于废水处理的膨润土是经过一次或二次改性处理,或将膨润土熔烧成粒状大面积材料,进一步增加其吸附力量及去除效果。

经处理过的膨润土能使低浓度废水中的2+%;且在处理染料溶液的脱色效果比不处理的提高20%~40%;可使阳离子染料为主的印染废水脱色率达94%~100%。

由此可见,膨润土的改性对实际应用具有特别的有用价值。

1.膨润土可以用于处理煤气、洗涤废水。

用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物,%。

有的处理废水后再把回收物做成饲料添加剂。

用膨润土处理、吸附废油。

用膨润土处理快餐的煎炸废油、油污非常有效。

膨润土是很好的吸附剂,当海上油船泄漏的油浮在海面上,可以在其上撒吸附剂后结块清除。

2膨润土可以用于处理有害气体。

国外用膨润土制成汽车排气管、过滤器,主要是充分利用膨润土的吸附性。

用膨润土代替活性炭可降低卷烟中含有的焦油、自南某、屁古丁等,削减对人体的危害。

3膨润土可以用于沙漠化治理。

荒漠化土的颗粒较粗,一般呈细砂、粉砂状,无黏性,渗水性强。

而膨润土的颗粒极细,有较强的膨胀性、黏性,两者混合拌匀,即可变成能保水的种植土。

膨润土含有很多有利于动、植物生长的成分,可以为动、植物供应多种养分。

用膨润土防渗层铺河道,可把有限的水引向远方。

膨润土防水层可用自然 钠基膨润土粉直接铺,也可以用膨润土与当地土搅拌夯实,或将膨润土夹在两层织物之间形成防水毯,快速修建储水池、储水窖、输水渠。

膨润土可作为添加剂加入化肥中。

化肥添加剂膨润土遇水后能汲取大量水分,体积发生膨胀,特殊是钠基膨润土,膨胀后可达原体积的30倍左右,从而使较大的硫粒子变成细小硫粒子以利于农作物汲取。

膨润土对尿素分解物可起临时储集作用,从而使氨能够渐渐被农作物汲取,提高尿素的利用率。

在棉花种子播种前,用膨润土的悬浮液喷洒种子并压实,可促进种子发芽。

膨润土是防止化肥结块的好材料,在***%就可使***铵的松散度大为提高,,效果特别明显。

湖南省地质讨论所将钙质膨润土含蒙脱石65%矿粉施用于大田棉花、水稻、油菜与等养分等量施肥对比,%,水稻增产%,%,%,%~%。

当土壤改良剂膨润土等粘土矿物施于农田后,能汲取大量的水、肥、腐殖酸、有机质,降低砂质土的孔隙度或渗透性,阻挡了水和肥渗于地下或蒸发损失。

同时因具有很强的离子交换力量,可使各种肥料以易汲取形式赋存于土壤中,实现养分和微量元素在土壤溶液与作物间的平衡交换。

此外膨润土还能吸附毒性物质,阻挡***进入作物。

大量试验证明:相宜作土壤改良剂的膨润土以钙基膨润土为最好。

由于钙基土吸水量适中,结块性较差。

能够供应农作物所需要的钙,而钠基土吸水量大,简单使土壤湿度增高和消失可塑性,干燥时又易收缩变硬而结块。

膨润土可以用作动物饲料添加剂,主要是利用其吸附性、乳化特性和离子交换特性来生产反刍动物的非蛋白氮日粮。

膨润土在反刍动物瘤胃中不仅对多余的氨具有明显的吸附作用,而且还由于膨润土具有良好的乳化特性和离子交换力量,从而能有效地改善机体的代谢过程。

利用膨润土的高吸附性和高吸水率200%-300%,将其作为吸附剂,适量加入一般化肥尿素,即可生产饲用尿素。

在颗粒饲料生产中适当添加膨润土,利用其细腻润滑作用,既可明显提高制粒机的生产效率和生产量,又可代替部分载体及微量元素,从而降低成品饲料的电耗和成本。

在研制反刍动物的专用盐砖时,加入膨润土,既有黏结作用,又是养分组分和载体。

例如:膨润土可促进牛的生长,改进饲料转化率,%,料肉比降低8%~10%。

在将来的进展中,膨润土的结构打算了它是一种自然 的吸附剂,用膨润土及改性膨润土对环境进行治理具有独特的优越性,适当对膨润土进行改性,可以明显提高它对污染物的去除力量,起到净化水质作用,因此膨润土在废水处理中具有宽阔的应用前景。

又自