膨润土的进一步研究

进一步研究蒙脱石原矿及吸附锌后蒙脱石的红外光谱图（见图3-1），可以看出蒙脱石原矿在3622cm-l位置出现较强的羟基伸缩振动吸收谱．1636cm-1为蒙脱石层间吸附水H―O―H的弯曲振动，在1040cm-1附近的Si―O―Si伸缩振动吸收谱分裂为1093cm-1和1022cm-1双峰，说明该蒙脱石层间阳离子含Na+。在膨润土加工过程中，需要用到很多的膨润土设备。吸附Zn2+后，3622cm-1位置羟基伸缩振动吸收谱减弱，同时蒙脱石层间吸附水H―O―H的伸缩振动由3420cm-1向低频3240cm-1方向移动，H―O―H的弯曲振动由1636cm-1向低频1618cm-1方向移动。而Si―O―Si伸缩振动吸收谱向高频方向移动并分裂为三个吸收谱：1152cm-1、1104cm-1和1034cm-1。这表明，Zn2+交换了蒙脱石层间城中的Ca2+、Na十等离子，由于Zn2+具有较强的水化作用，使蒙脱石层间吸附水的伸缩振动和弯曲振动吸收谱发生变化，使Si―O―Si伸缩振动吸收谱向高频方向移动，并且Zn2+在蒙脱石层间域中大量水解，形成[Zn（OH）（H2O）p―1]+。[Zn（OH）（H2O）p―1]+与蒙脱石硅铝层之间形成氢键，使得Si―O―Si、Si―O之间的简并消失，分裂成三个吸收谱峰。因此，可推断吸附Zn2+在蒙脱石层间发生了水解作用。

对比原矿及吸附锌后的矿物进行差热（DTA）分析与热重（TG）分析结果，也表明进入蒙脱石层间的Zn2+发生了水解反应。蒙脱石原矿差热曲线有三个吸热谷，其前列吸热谷为一复谷，在136℃和169℃有两个大而宽的低温吸热谷，构成前列吸热谷，主要是脱出吸附水和层间水。由吸热复谷的形状可以判断蒙脱石为典型的钙基蒙脱石，层间水失重为16. 46%。在533℃和642℃，差热曲线上出现脱羟吸热谷，也即第二吸热谷。此时，脱出结晶水，但不发生明显的非晶质化，虽然失去了结构羟基水，但还保持原有的层结构格架，只是结构发生歪扭，蒙脱石的特性也丧失，脱羟失重为4. 25%。蒙脱石的第三吸热谷位于921℃．标志着蒙脱石结构的解体，呈非晶态。蒙脱石吸附锌后，由于其层间的Ca2+被Zn2+交换，使前列吸热谷由复谷转变为两个独立的吸热谷，前列吸热谷为130℃，同时脱出吸附水和层间水，失重为14. 64%。第二吸热谷为288℃，则对应于蒙脱石层同域中Zn2+水解产物[Zn（OH）（H2O）p―1]+中羟基的脱除，失重为2.55%。500℃以后的差热曲线变化不大。由此可见，在蒙脱石层间域中的无机阳离子可发生明显的水解反应。

吴大清等（2000）研究了稀溶液中Pb2+、Zn2+与蒙脱石的界面交换过程，实验结果表明，在反应初期，Pb2+、Zn2+在蒙脱石层间发生水解。

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