硅酸盐类矿物环境材料English8综述

2.Modifiedmontmorillonite

蒙脱石的改性Modificationisoneofthemainmodeofthedeepprocessingofnon-metallicminerals.Itisgenerallybelievedthatthevariousphysicalandchemicalmethodsthatcanchangethetypeofionexchange,Changemineralstructureandimprovethephysicalandchemicalpropertiescanbecalldnon-metallicmineralsmodification.Manytechniquescanbesummedupincludingthefollowingthreetypes:改性是非金属矿物深加工的主要方式之一，一般认为，凡是能够改变非金属矿物的离子交换种类．改变矿物结构，提高矿物物化性能的各种物理化学方法均称为非金属矿物改性。目前对非金属矿物改性的技术方法很多，归纳起来，主要包括如下三种方法：（1）Chemicalmodification化学改性．通过讯加化学处理剂，使矿物和添加剂发生化学作用，改变或改善矿物的物化性能，如钙质膨润土通过添加碳酸钠进行改性，生产钠质膨润土的方法，就是钠离子和钙离子进行离子交换．改变了矿物双电居的结构，提高了矿物水化性能；（2）SurfaceTreatment表面处理，通过添加柯机处理剂。改善矿物表面化学、物理或机械性能，如增效膨润土时使用聚丙烯酞胺，利用高分子聚合物长铅41不同基团的作用、形成一个一端吸附膨润土颗粒，一端溶于水的长够，而链与链之间形成桥职作用；（3）HeatTreatment热处理，通道加热的方法，使矿物的物理或化学性能得到改善或改变。天然膨润土的主要成分是蒙脱石，是由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成2：1型层状硅酸盐矿物。（一）膨润土钠化我国膨润土资源丰富，但绝大多数为钙基膨润土，其性能差于钠基膨润土，对钙基膨润土的钠化改型对拓宽其应用领域具有重要的实践意义评价指标（1）膨胀容：膨润土的膨胀性能以膨胀容表示，膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容，以毫升/克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。（2）胶质价：膨润土与水按比例混合后，加适量氧化镁，使其凝聚形成的凝胶体的体积，称为胶质价。以15克样形成的凝胶体积的毫升数表示。胶质价显示试样颗粒分散与水化程度，是分散性、亲水性和膨胀性的综合表现，它的大小与膨润土矿的属型和蒙脱石含量密切相关，钠基比钙基、酸性膨润土的胶质价高，同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，胶质价愈高。所以，胶质价是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。

（二）酸化膨润土酸化机理：经酸化改性后的膨润土能将其结构端面的Mg2+、Al3+、Fe3＋溶出，形成不完整的具有空穴的蒙脱石颗粒，表面产生大量的Si一0H、Al一OH基。经酸化改性后的膨润土较之未改性的原膨润土的活性和比表面积等特性有很大的提高，这就提高了其捕获对立物的活性。所以具有较高的脱色力。经酸化改性后的膨润土，可去除分布于膨润土的主要矿物(蒙脱石)通道中的杂质，如混杂其中的有机物，使孔道得以疏松，有利于吸附物质分子的扩散，这样可以很大程度上提高其吸附特性。例如：用作食用油脱色脱脂由于膨润土具有很强的吸附性，经酸化的活性膨润土广泛用于各种动、植物油的脱色去脂，性能优良，无毒，是精炼食用油的最佳脱色剂。（三）柱撑膨润土柱撑膨润土，是利用膨润土层状结构的可膨胀性和阳离子交换性能，用带正电荷的柱撑剂(无机阳离子、有机分子、有机离子或聚合物)代替膨润土层间可交换的阳离子，将其2:1单元层桥联并撑开，形成一种二维通道(2:1单元层为“板”，柱撑剂为“柱”)的“层柱”状结构的矿物。柱撑膨润土具有独特的极性、孔径分布和较高的比表面积及热稳定性，因而是一种潜在的吸附环境污染物的材料，可作为一种新型的环保材料用于吸附废水中的有毒、有害污染组分。（1）无机层间化合物A柱撑离子（柱化剂）－聚合羟基金属阳离子[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+

蒙脱石无机层间化合物对废水中Cr6＋的吸附行为研究吸附作用按吸附结合力的不同常分为三类：物理吸附：如果吸附剂与吸附质之间是靠范德华力结合在一起，则称这种吸附为物理吸附，物理吸附在低温就能进行，但由于吸附剂与吸附质之间的作用力主要是范德华力，所以吸附选择性不强。化学吸附：如果吸附剂与吸附质之间发生化学反应产生新的化学键，且这种化学反应只限于吸附剂表面，我们就将其称为化学吸附。离子交换吸附：如果吸附是由于静电引力作用聚集到吸附剂表面，同时吸附剂释放等当量可交换离子完成吸附过程，吸附结合力表现为离子键，则这种吸附称为离子交换吸附。选用新疆铝柱撑蒙脱石层间化合物吸附处理中等浓度(25mg/L)含Cr(VI)废水，试验考察的影响因素包括:振荡反应时间(t)、介质pH值、吸附剂用量(G)、废水初始浓度(c)以及干扰电解质等。（2）有机层间化合物（四）柱撑酸化膨润土柱撑酸化膨润土，是利用在酸化膨润土的改性基础上再对酸化膨润土进行柱撑，这样可以很大程度上提高其吸附特性。在酸活化过程中，体积较小的H+可以置换膨润土层间的K＋、Na＋、Ca2+等离子使其溶出，导致孔容积增大，并消弱了原来的层间键力，层状晶格裂开，孔道被疏通，吸附性能得以提高。再在酸化改性的基础上，用正电荷的柱撑剂对其进行柱撑，这将再次的提高其孔径及层间距等特性，更加有利于有利于污染物分子进入并进行有效的吸附。因而其对污染物的吸附性能较之酸化膨润土和柱撑膨润土更高。柱撑酸化膨润土的制备3.Applicationofmontmorillonite

蒙脱石的应用Bentoniteasabinder,suspendingagent,plasticizers,thickeners,thixotropicagent,flocculant,stabilizingagent,decolorizingpurificationagent,fillingagent,catalystandcarrieriiswidelyusedinmetallurgy,machinery,drilling,petrochemical,lightindustry,agriculture,construction.Theapplicationscontinuetoexpand.Ithasbeenextendedtodailylife,environmentalprotectionandmilitaryindustries,etc.膨润土作为粘结剂、悬浮剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、充填剂、催化剂及裁体等在冶金、机械、钻井、石化、轻工、农业、建筑等领域得到广泛应用，并且应用领域不断拓展，已延伸到人们日常生活、环境保护和军事工业等方面,如图所示。Themainfunctionofbentonite膨润土的主要作用(表1—2)：MetallurgicalIndustry冶金工业；利用膨润土作为铁矿球团的粘结剂，使球团矿粒度均匀，具有较好的还原性。Foundryindustry铸造工业：利用膨润土作为铸造型砂的粘结刑，减少铸件的夹砂、鼠后、起皮等缺陷，使铸件尺寸稿确，铸件表面光洁度好。DrillingIndustry钻井工业：作为钻井泥浆的基本材料之一，对护壁堵漏、携带岩粉、润滑钻具等具有重要的作用。有机膨润土是制造具有保护油层的油3E泥浆的主要材料，是现代钻井工业和油层保护作业中重要技术之一。FoodIndustry食品工业：主要用于植物油的脱色、净化，葡萄酒和果衬的澄清、啤酒的稳定化处理、糖化处理、糖汁净化等。ChemicalIndustry化学工业；主要用作催化剂、杀虫剂、农药和杀菌刑的载体，橡胶和塑料的垣料剂、洗搽列、过滤剂、牙膏、涂料、油漆、肥皂等的添加剂。EnvironmentalProtection环境保护：主要用于污水、废水处理的吸附剂。Agriculture农业方面：主要利用膨润土改良土壤．作为肥料的添加剂，提高肥料的施肥效果；用作动物饲料的添加剂，提高饲料的利用率，并可作为动物图垫土，除去臭味。Theconstructionindustry建筑工业：主要利用膨涸土作为泥浆格的悬浮液、土的稳定液以及防渗剂。LightIndustry轻工业：肠润土用作复写纸的染色剂，印染工作的填充剂、漂白剂、抗静电刑，陶瓷原料的增塑剂，医药和化妆品的吸附剂、粘结剂以及化妆品底料。MachineryIndustry机械工业：制造的有机膨润土可以作为高温润滑刑。二、Kaoliniteenvironmentalmaterials高岭石环境材料(一).Kaolinitecompositionandstructure高岭石的成分和结构Kaoliniteisatypical1:1layeredsilicates,anditscrystalstructureisformedbyalayerofsilicon-oxygentetrahedronandalayerofaluminum-oxygenoctahedroninalternateformsoforder,theplanarlayersareconnectedintooverlappingstackingrelyingonthehydrogenbondsaswellasFanLi-hua.高岭石是典型的1:1型层状硅酸盐，它的晶体结构由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体以等比例形式交替排列，各平面层之间依靠氢键以及范得华力连接成重叠堆积。其化学式为Al2O3·2SiO2·H2O或者Al6[Si4O10][OH]8。其结构如图1－1所示：（二).Applicationofkaolinite高岭石的应用1流化催化裂化随着我国经济的发展，高岭土工业也得到了长足发展。在石油炼制领域，高岭土型FCC催化剂已经成为催化裂化催化剂的主体。高岭土经过焙烧脱去结晶水，并发生相变化，粉碎，磨细后加入碱溶液处理，形成硅铝酸盐凝胶；晶化后将晶化产物分离、干燥制得沸石。沸石分子筛具有良好的热稳定性、化学稳定性、吸附分离、离子交换等功能、被广泛用于石油、化工、冶金、电子、医药等部门。2．陶瓷工业高岭土是陶瓷工业的主要原料，在我国大部分产量的高岭土应用于陶瓷工业。它不仅可以作为陶瓷坯料的重要原料，也可以作为釉料的原料。陶瓷行业涉及到日用瓷、建筑瓷、卫生瓷、艺术瓷及各种工业陶瓷。其中主要是对Al2O3、Fe2O3、TiO2、SO3、CaO+MgO及粒度都有限量要求。3．橡胶工业在高岭土的消费结构中，橡胶工业也是主要消耗部门之一。高岭土在橡胶工业中起到填料作用，将它加入乳胶混合物中，能改善橡胶的性能，如可以提高橡胶制品的力学强度，增加其耐磨性和化学稳定性，延缓橡胶的硬化时间等。同时，加入高岭土还可以降低橡胶成本。4．塑料工业在塑料中，高岭土主要作为填充剂。塑料中许多性能如表面粗糙度、尺寸的精度、耐化学腐蚀性、坚固性等都与加入高岭土有关。煅烧高岭土作为电性改良剂用于聚氟乙烯塑料中可以提高塑料的电绝缘性能。5．涂料工业高岭土在涂料中用于充填剂，因为它具有化学惰性、高的覆盖能力、理想的流动性能且成本低、颜色为白色以及可减少昂贵染料需要量的特点。此外，它还具有非常良好的悬浮性能。不同粒度的高岭土用于不同类型的涂料中。涂料工业对高岭土的基本要求是：高岭土应具有高度的分散性，没有大的颗粒以及染色氧化物的含量少。6．耐火材料7．玻璃纤维8．生产白水泥尾矿磁选漂白洗涤压滤干燥涂料级陶瓷级尾矿填料级压滤除砂粗选精Ⅰ精Ⅱ精Ⅲ分级

图1造纸用高岭土的加工工艺流程

高岭土－4A沸石制备方法由高岭土与碱作用生成4A沸石的过程可设想为图所示的模型。即合成过程包括四个阶段:1.由硅氧四面体及铝氧八面体构成的高岭土经焙烧转为主要由四面体单元构成的带缺陷的非晶结构。2.在NaOH的作用下,原高岭土结构进一步解体,成为自由度较大的由四面体连结而成的网络。3.四面体排列成环状次生结构单元。4.最后组合成为笼式结构的佛石与方钠石的晶型。合成机理模型(1)Claymineralsontheadsorptionofnutrientsinwater粘土矿物对水体中营养物质的吸附。粘土矿物是由硅氧四面体和铝氧八面体两种基本晶片组成的层状硅酸盐矿物，具有大的比表面积，粒级属于胶体范围。粘土颗粒在水溶液中其表面羟基可发生两性水解，海水中不同形态的磷酸盐在一定的pH值条件下可通过静电作用、阴离子交换作用和氢键作用等作用方式与粘土矿物表面发生吸附，降低其浓度。水体中的硝酸盐属惰性电解质，其在矿物上的吸附能力远远小于磷酸盐，其最高吸附百分率小与6%。另外，粘土矿物能吸附水体中的一些金属离子，有利于赤潮发生的部分铁、锰等微量营养物质也可能被粘土矿物吸附去除。(2)ModifiedClaymineralsonthetreatmentofredtide改性粘土治理赤潮的研究。粘土矿物由于结构中的类质同象置换、边缘或外表面的破键、伴生羟基组的水解作用常带有负电荷。带负电荷的粘土与在水体中同样带负电荷的藻细胞间存在静电斥力，颗粒间不易发生碰撞。并且，粘土溶胶性质差，迅速凝聚、沉淀赤潮生物能力低，只有大剂量的投加才能有效的絮凝沉降赤潮生物。为了减少粘土的投加量，人们开始展开了粘土改性增效的研究，其主要的改性方法有酸改性和有机改性。(3)Claymineralsontheremovalofmicrocystins

粘土矿物对藻毒素的去除。近来的研究还发现，粘土在絮凝去除赤潮的同时对有害藻产生的藻毒素也有一定的去除作用，这使粘土治理赤潮的方法更具有优越性和广阔的发展前景。4.Claymineralsusedinpesticidesandfertilizers农药、肥料方面(1)Claymineralsusedinabsorptionanddesorptionofpesticides粘土矿物用于农药的吸脱(2)Claymineralsusedtoimprovetheefficiencyoffertilizer粘土矿物用于肥料增效5.MedicalApplicationofclayminerals粘土矿物的医药应用(1)claymineralsusedasinternalmedicine粘土矿物作为内服制剂(2)claymineralsusedasexternalpreparation粘土矿物作为外用制剂(3)claymineralsusedasauxiliarymaterials粘土矿物在药物中起辅助作用的惰性物质-辅料助剂6.高岭土在涤纶改性中的应用高岭土之用于涤纶,不仅是涤纶的改性剂,更是增量剂,可节约昂贵的涤纶原料。在该产品的生产过程中,基本无环境污染，经济及社会效益显著。掺有高岭土微粒子的新型涤纶纤维在生产过程中可以降低纤维的动静摩擦系数，使纤维的运行张力降低且均匀，从而大大改善了落筒，加捻，卷绕，纺织等后加工各个方面的性能。(1)改善涤纶纤维的表面色泽添加与涤纶折射率大致相同的无机粒子，则在不降低纤维内部透过光及反射光的前提下，降低了纤维表面反射光，使纤维具有真丝般的光泽。高岭土的折射率约为1.56，与涤纶的折射率相近，可达到上述目的。在涤纶纤维生产中，高岭土改性涤纶纤维经织造、染整后具有良好的显色性。

(2)降低动、静态摩擦系数从纺丝牵伸工艺及后加工工艺可知，只有尽量降低涤纶纤维与纤维之间、纤维与各导丝盘及牵伸辊之间的机械摩擦，减少纤维的运行张力，才能使涤纶纤维在后加工工序中获得均匀牵伸和良好的通过性。若在涤纶熔纺中添加适量的高岭土，则能顺利地解决上述问题。7.陶瓷方面在陶瓷方面,高岭土在制瓷中的作用主要有两个方面:其一是作制瓷的配料,是日用陶瓷工业、建筑卫生陶瓷、电瓷、无线电瓷(各种无线电电子元件,如高频心瓷、各种电容器件、电阻器件、高频振荡元件等)、工业陶瓷、特种工业陶瓷及工艺美术瓷等的主要原料;其二是在瓷坯成型过程中作为其它矿物配料(如石英、长石等)的粘结剂。纳米高岭土作为原料可以使陶瓷具有更为致密的结构,即具有高硬度。同时由于纳米晶界的特性以及其原子排列的随机性,会使纳米高岭土陶瓷产品具有极大的韧性和好的延展性,从而表现出一些新的特性,如硬度极大、不易破碎、易加工等。8.特种功能橡塑复合材料在橡胶塑料方面,纳米高岭土与橡胶、塑料复合,纳米颗粒与橡胶、塑料等高分子和有机物分子之间的作用力得到极大的增强,具有好的相容性,复合物的结构更为致密。从而使纳米高岭土/橡胶(塑料)的力学强度、耐磨性、耐腐蚀性以及材料本身的加工性能得到极大的改善,其总体性能比一般高岭土产品复合材料的性能优异很多。通常使用高岭土是为了提高塑料的绝缘强度,经过低温煅烧,其电性能最好。利用硅烷偶联剂对煅烧高岭土表面改性后充添绝缘材料以及用有机硅油对煅烧高岭土表面改性后充添EPDM绝缘材料,可增大材料的体积电阻率。9.特种功能涂料在涂料方面,纳米高岭土由于颗粒细微,颗粒表面活性大,因此更容易均匀分散在涂料中,使其成为一个稳定均一的体系。从而可以使涂料的吸附性、稳定性(如耐高温性、耐高压性、抗击性、抗发花性)、耐脏性、耐褪色性加强。同时由于纳米高岭土大的比表面积使得处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别,能得纳米高岭土涂料具有一些特殊的光学效应。

三、Sepiolite

海泡石1.Compositionandstructureofsepiolite海泡石组成与结构Composition化学式为Mg8Si12O30(OH)4(H2O)8H2OStructure斜方晶系，其结构具有2层硅氧四面体,中间1层为镁氧八面体(Magnesiumoxygenoctahedron),通过四角的公共氧原子相互联结形成2∶1的层状结构。Properties海泡石的密度为1—2．2g／cm3，硬度为2—2．5，收缩率低，可塑性好，溶于盐酸，具有极大的比表面，有极强的吸附性、脱色性和分散性。2.Modifiedcation目前对海泡石进行活化改性的方法有酸活化法acidactivation、离子交换法ionexchange、水热处理法hydrothermaltreatment和焙烧法calcinationmethod,有机金属配合物改性organicmetalcomplexesmodifiedcation、矿物改性等mineralmodification。（1）Acidactivation酸活化但其结构单元均由硅氧四面体与镁氧八面体交替而成,其中的Mg2+是弱碱,遇弱酸会生成沉淀而沉积于海泡石的微孔结构中,因此,目前处理酸均为强酸(HCl、H2SO4、HNO3等)。酸浓度不够大时难以溶出海泡石中的镁离子,层间和孔道里的碳酸盐杂质没有清除,海泡石的通道没有打通,不能增大孔径和微孔隙率,因此吸附和交换能力弱。而当酸浓度过大时,海泡石的结构发生较大的变化,大孔隙率增加,且有可能变为硅胶,使其在溶相中的吸附能力与交换能力下降。（2）Modifiedion-exchange离子交换改性是用金属离子取代海泡石晶格中的镁离子,使海泡石产生中等强度的酸性或碱性。高价金属离子的引入能诱发强的表面酸性,而低价金属离子的引入则能产生强碱中心;（3）Watertreatmentmethod水热处理法由于海泡石层间或纤维束粘合力强,在常温常压下进行酸处理很困难,水热处理法活化在高压釜内进行,即将海泡石和水混合后加入反应釜内,在一定温度下搅拌数小时,产物经分离、干燥后即得到超细化处理的海泡石产品。水热处理后的超细海泡石酸活化速度明显加快,比表面积较大,采用气相沉积法或浸渍—还原法可得到高度分散的、具有良好催化活性和选择性的载体型金属催化剂。（4）Calcinationtreatment焙烧处理法:在海泡石的结构中存在有三种形式的水,即吸附水、结晶水和羟基水。吸附水赋存于结构空洞或通道内,无固定配位位置,与周围离子之间靠分子键结合;结晶水位于结构空洞壁上,参加八面体配位,受镁离子束缚较强;羟基水位于硅氧四面体带和阳离子八面体带之间。。有实验表明在200～300℃下焙烧活化海泡石,其吸附性能有明显提高,而在300～800℃下焙烧处理海泡石,其吸附能力减弱。（5）Organicmodification有机改性:海泡石的有机改性目前主要有硅烷偶联剂表面改性和有机金属配合物改性。硅烷偶联剂表面改性能改善海泡石的分散性能,强化海泡石—高分子材料界面粘结。改性的原理主要是利用海泡石表面的酸活性中心和活性Si-OH基团。处理剂有有机硅烷或有机硅偶联剂、有机酞酸酯偶联剂、有机酸和有机醛、吡啶及其衍生物、阳离子表面活性剂等。（6）Modifiedmineral矿物改性:利用海泡石高的比表面积将矿物沉积于海泡石的表面及微孔中也是一种较好的处理方法。海泡石的活化改性方法主要包括酸活化、离子交换法、水热处理法、焙烧处理法、有机改性及矿物改性等,但其中任一种方法均不能全面提高海泡石的活性。酸活化虽能增加海泡石的热稳定性及比表面积,但海泡石的结构遭到破坏;离子交换法虽然克服了酸处理对海泡石结构的破坏,但不能用来改变海泡石的比表面积等。因此应根据海泡石的应用领域、使用目的选择不同的活化改性方法。3.Applicationofsepiolite

海泡石的应用（1）ApplicationsinCatalysis在催化中的应用:海泡石在催化中的应用最广泛,是比较成熟的应用技术。海泡石具有良好的吸附性能,大的比表面能及自身存在的大量的酸性、碱性,使得其本身拥有一定的催化作用,还可与催化剂一起产生协同催化作用。作为载体海泡石可用作活性组分Zn、Cu、Mo、W、Fe、Ca和Ni的载体,用于脱金属、脱沥青、加氢脱硫及加氢裂化等。（2）Applicationinpaperindustry在造纸业中的应用:海泡石因其具有吸附性、阻燃性、耐高温和耐磨等性能而广泛应用于造纸工业中,并赋予纸张新的用途和功能。例如,利用海泡石的吸附性可以生产液体过滤纸、环境除臭纸,制作香烟滤嘴,在无碳复写纸中用作显色涂层,生产高吸水层尿片纸、卫生巾和吸湿纸等。利用它的阻燃性、耐高温和耐磨等性能可以抄造耐高温海泡石纸垫,用于防火器材、绝热保温材料、电机、微波炉、电饭锅、电炉、电热杯等产品中作为隔热层的理想材料,生产阻燃墙纸用于高级宾馆、饭店等。（3）InEnvironmentalProtection在环境保护中的应用:改性海泡石独特的层状结构和巨大的比表面使其具有吸附性强、离子交换能力大的特点,且具有二次污染小、可重复使用的优点,因此在环境污染治理方面的应用较为广泛。（4）Heavymetalionswastewatertreatment重金属离子废水的处理:用HCl溶液浸泡后再在420℃下烘烤改性后的海泡石,用于含Pb2+、Ce2+、Hg2+等重金属离子冶金废水的处理,处理后的废水中重金属离子含量明显低于国标GBJ4-73中容许的最高排放浓度。酸和离子改性的海泡石对工业废水中的微量重金属离子吸附效果好,对于Cd2+的吸附量达到8.26mg/g。（5）Modification热改性海泡石和活性阳离子对含氮化合物中NH4的去除率达90%,其中60%的氮被转化为无毒物质。用酸和热改性的海泡石能吸附废水中的溴化十六碳烷基三甲铵、溴化十二烷基三甲铵、长碳链和短碳链季胺盐等季胺有机化合物和四元阳离子表面活性剂。（6）Coloredwastewatertreatment有色废水的处理:经热改性和酸改性的海泡石脱色力提高20%～30%,可用于有色废水的处理。（7）Daily-usechemicals,buildingmaterialsapplications日用化工、建材方面的应用:海泡石良好的流变性可作为增稠剂、悬浮剂和触变剂广泛地应用于化妆品、肥皂、油漆、牙膏、涂料等行业。（8）矿物纤维在造纸中的应用海泡石纤维造纸试验流程图纸片性能测试指标：定量：是指纸或纸板每平方米的质量。抗张强度：是单位宽度的纸和纸板断裂前所能承受的最大张力。撕裂度/撕裂指数：是指撕裂预先切口的纸板至一定长度所需要的力。耐折度（MIT式）：是指纸张在一定的张力下，所能经受往复135°的双折次数，以往复折叠的次数表示。留着率：是指纸张中所含有的填料与加入纸料中填料之比的百分数。硅灰石（wollastonite）

硅灰石是一种天然产出的偏硅酸钙矿物，分子式为CaSiO3或(Ca3[Si3O9])，三斜晶系。天然硅灰石常呈纤维状、针状、放射状，通常为块状、板状或放射状集合体。较纯硅灰石为亮白色、乳白色，玻璃光泽，解理面上珍珠光泽。莫氏硬度4.5～5，密度2.78～2.91g/cm3，性脆，化学稳定性好。由于硅灰石的硅氧四面体呈链状结构,钙氧八面体也呈链状分布,均平行于b轴,且发育有平行于[010]晶带的{100}、{001}、{ī02}三组解理,使之能通过适当的机械破碎方法加工成具有较高长径比的矿物纤维。硅灰石纤维在造纸中的应用水镁石/氢氧镁石（Brucite）Mg(OH)2[Chemicalcomposition]化学组成:MgO69.12%,H2O30.88%。[Structure]结构:三方晶系,ao=3.125埃,co=4.72埃晶体结构属层状。羟离子成六方最紧密堆积，镁离子充镇于每两层相邻的羟离子之间的全部八面空隙；组成配位八面体的结构层。结构层内属离子键，结构层间以相维系。[Physicalproperty]物理性质：rigidity硬度:2.5。specificgravity比重:2.3-2.6。cleavage解理:解理平行(0001)极完全。fracture断口:断口现玻璃光泽。color颜色:白至淡绿色，含有锰或铁者呈红褐色。水镁石的颜色变化取决于混入物的含量，如含铁、锰杂质的变种呈现黄色或褐红色。striation条痕:白色。transparency透明度:透明。luster光泽:解理面为珍珠光泽，新鲜晶面与断口现玻璃光泽，纤水镁石呈丝绢光泽。纤维水镁石原矿浸泡机械打浆分散分散剂静置沉降离心分离纤维水镁石尾渣纤维水镁石提纯四、Attapulgite

凹凸棒石

1.CompositionandstructureofAttapulgite凹凸棒石的成份与结构Composition理想的化学分子式为；Mg5Si8O20(OH)2(OH)2(OH2)4·4H2O，化学成分理论值为：MgO占23.83％，SiO2占56.96％，H2O占19．21%，Structure是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。Properties凹凸棒石形态呈毛发状或纤维状，通常为毛毯状或土状集合体。莫氏硬度2—3，加热到700～800°C，硬度>5。比重为2.05～2.32。2.目前常用的凹凸棒石改性处理方法主要有:超声波处理、高温焙烧处理、表面活性剂处理和酸化处理。Atpresent,commonlyusedtreatmentmethodsofmodifiedpalygorskiteinclude:ultrasonictreatment,hightemperaturecalcinationtreatment,surfactanttreatmentandacidificationtreatment（1）Ultrasonictreatment超声波处理:凹土棒晶之间的聚集力是一种较微弱的物理吸附力,不同于蒙脱土粘土纳米单晶层之间的强大离子键作用,利用超声波的空化作用以及在溶液中形成的冲击波和微射流,可以导致分子间强烈的相互碰撞和聚集,对于液/固相体系起到了很好的冲击作用,这些碰撞具有足够的能量,产生强大的剪切作用,可以快速地将凹土上的棒状晶束或晶束的聚集体打碎,使纳米棒晶均匀分散。（2）hHigh-temperaturecalcinationtreatment高温焙烧处理:高温焙烧可以脱去凹土中的吸附水、沸石水、部分结晶水以及八面体中的结构水,造成晶格内部和沸石孔道中断键,增加活性中心,使其杂乱堆积的针棒状团变得疏松多孔,增加孔隙容积和比表面积。（3）Surfactanttreatment表面活性剂处理:粒子在不同pH值下Zeta电位不同,当溶液pH值大于等电点时,粉体表面带负电荷,可吸附阳离子表面活性剂,pH值小于等电点时,粉体表面带正电荷,可吸附阴离子表面活性剂.凹凸棒土等电点pH值在3左右,故通常情况下带负电,极易吸附阳离子改性剂。因此,选用有机阳离子表面活性剂与凹凸棒土层间的Na+、Ca2+等进行离子交换,使其表面吸附有机化基团,加强与高聚物的亲和性。（4）Acidtreament酸化处理:酸化处理使凹土的物化性能发生改变,活性增强。在酸化过程中,不同的酸度对凹土的结构性能影响是不同的,低浓度盐酸活化时,纤维束间的解聚、非吸附性杂质(如碳酸盐矿物)粒间胶结物的分解是主要的,晶体比表面积的增加使得吸附力大大提高。3.Palygorskiteusedtotreatindustrialwastewaterhastheadvantageoflowcost,effective,renewableandsimple.Ithasbroadapplicationprospects.

(1)Adsorptionofheavymetalions

(2)Adsorptionofinorganicnon-metallicion

(3)Adsorptionoforganicwastewater

采用凹凸棒土处理工业废水具有成本低、效果好、再生简单等优点，具有广阔的应用发展前景。（1）对重金属离子的吸附研究（2）对无机非金属离子的吸附研究（3）对有机废水的吸附研究

五、Zeolite沸石1.Compositionandstructureofzeolite沸石的成分和结构沸石是沸石族矿物的总称，是一种含水的架状铝硅酸盐矿物，密度为1．92—2．80g／cm3，硬度为5—5．5，无色，有时为肉红色，具有四面体骨架结构。沸石是岩石圈上部分布最广的架状硅酸盐矿物之一，从古生代到新生代都有产出。到目前为止，已发现了40多种沸石，主要是方沸石、斜发沸石、片沸石、钠沸石、斜钙沸石、菱沸石等。沸石是一种网硅酸盐类矿物，其化学分子通式是：MyDy[Alx+2ySin-(x+2y)O2n]·mH2O。2.Applicationofzeolite

沸石的应用(1)BuildingMaterialsIndustry建筑材料工业:天然沸石岩在建筑材料工业中的应用，是当今世界各国利用天然沸石的最主要方面。据报导，天然沸石除了用于水泥工业外，它还广泛用作轻质甘料、轻质高强板材、轻质砖瓦、轻质陶瓷制品、固结材料和建筑石料等。

(2)Environmentalprotection环境保护方面(1)Withclinoptilolite,mordenitestonebrushtoremovesulfurdioxide用斜发沸石、丝光拂石除二氧化硫天然斜发拂石、丝光汤石具有耐酸、耐高温的特点，适于酸性介质中工作，不但可用它们吸除i氧化硫，而且还可稠用适当的解吸方法进行回收。回收二氧化随的浓度可达百分之几到几十。吸附剂亦可再生使用。因此它们是高效率而又经济的吸附剂。（2）WastewaterTreatment废水处理沸石具有突出助离子交换性能，而且其交换的离子，相对来说是比较无害的Na、ca、K离子。斜发拂石和丝光拂石对废水中的放射性物Cs137和Sr2l有极好的交换除去能力；除去废水中的重金属离子Hg、Cd；消除废水中的氨态氮等。1.软化硬水利用天然沸石可以作软化硬水的预处理,如某厂家利用独石口天然沸石进行软化水的试验，取得良好效果，若天然沸石改型后，作为离子交换剂可用于硬水的软化处理，改型后的沸石对钙镁离子的交换能力有明显提高，使水质达到或超过一般工业生产和取暖锅炉用水标准，沸石的交换能力达280-340mol/m3

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2.降低氟含量我国高氟地区水的氟含量严重超标，高氟严重危害了人们的身体健康。刘文质等人应用40-80目斜发沸石制作了除氟吸附过滤器。在氟病区进行试验，处理后不仅含氟量降低了，而且浊度、铁、汞、总硬度都得到了一定程度的改善。

3.除去和回收水中的重金属离子通常将比重在5以上的金属称为重金属,冶炼厂、有色金属矿山等化学工业部门所排放的含重金属阳离子的废水造成环境污染，对人体产生极大危害，试验表明，丝光沸石和斜发沸石对于消除重金属离子的效果较佳，特别是用碱处理过的沸石，其吸附量可以得到大大提高，用0.05mol/LHCl可浓缩回收吸附的重金属离子,用NaOH溶液可使沸石再生。当PH大于4时，经沸石处理的污水即可消除污染。在除砷方面，已取得出了较好的效果。有人对不同产地的斜发沸石进行了研究，发现对砷具有较大吸附力的是格鲁吉亚共和国捷格维和捷扎米产的斜发沸石，吸砷量为0.21-0.22mg/g。4.处理城市污水和地下水利用丝光沸石吸附工艺可以生产富氧空气。日本琦玉县所泽市污水处理厂，利用投送活化污染工艺代替原来的空气活化污染工艺生产富氧空气。富氧装置主要由3个吸附塔组成，每个塔充填天然,丝光沸石5.9m，生产能力为120mg/h，氧气浓度为85%-90%。新工艺的优点是设备占地面积小，因为不需要沉降池和其它设备，其次是运转过程没有噪声，也不散发令人不快的气味。5.消除废水中的氨氮和磷废水中氨氮和磷含量过多会引起水的富营养化，导致藻类的过量繁殖，造成水体污浊和鱼类死亡的公害，因此引起水质恶化。同时，氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低，而且当水体的PH值较高时，氨对鱼类等水生物具有毒性。利用天然沸石去除城市废水或工业废水中的氨氮，在国内外获得了较为广泛的研究。Ciambelli等人利用Phlipsite沸石从城市废水中去除氨，研究了利用沸石去除氨的离子交换能力，实验结果表明：该沸石能有效去除城市废水中95%的氨，出水中铵离子浓度低于有关排放标准。李德生等研制的生物沸石反应器能高效的除去水中的NH3-N、NO2-N等。生物沸石反应器是以通过特定处理的颗粒沸石作为生物载体的一种固定生物膜处理装置，处理效果好。

六、Tourmaline电气石1.Compo