蒙脫石定義:
蒙脫石是一種天然礦物名稱(chēng),是膨潤(rùn)土的主要礦物成分。蒙脫石(Montmorillonite)這個(gè)名稱(chēng)來(lái)源于1847年 A.A.Damour 和 D.Saluetat 在研究法國(guó)的蒙脫里隆(Montmorillon)附近的粘土?xí)r首次對(duì)其主要組成礦物的命名。它是化學(xué)成分復(fù)雜的一個(gè)大族礦物,國(guó)際粘土協(xié)會(huì)確定以Smectite作為其族名,即蒙脫石族。該族包括二八面體和三八面體兩個(gè)亞族。
蒙脫石是一種天然礦物,屬于蒙皂石(Smectite)族礦物中的一種。它的晶體結(jié)構(gòu)很特殊,像是一個(gè)“三明治”——兩層硅氧四面體片夾著一層鋁(或鎂)氧八面體片,形成了所謂的2:1型層狀結(jié)構(gòu),并且其中還含有結(jié)晶水。這種結(jié)構(gòu)使得蒙脫石成為粘土礦物中晶體結(jié)構(gòu)變化最多樣的礦物之一。科學(xué)研究通過(guò)衍射儀慢速掃描證實(shí),蒙脫石其實(shí)是一種天然的納米材料。
蒙脫石有幾個(gè)很特別的性能:
- 離子交換能力:它能吸附溶液中的陽(yáng)離子,如鈉離子(Na?)、鈣離子(Ca2?)、鉀離子(K?)等,并且這個(gè)過(guò)程是可逆的。在pH為中性的環(huán)境下,其陽(yáng)離子交換容量大約在每100克70到140毫當(dāng)量之間。
- 強(qiáng)大的吸水性:蒙脫石能容納三種狀態(tài)的水——表面自由水、層間吸附水和晶格水。它吸水后體積會(huì)膨脹,層間距會(huì)增大,在高水化狀態(tài)下,其c軸間距甚至能達(dá)到1.84到2.14納米。它在水里還能分散成膠體。加熱時(shí),蒙脫石會(huì)逐步失去這些水:自由水最先蒸發(fā),100到200℃時(shí)吸附水脫失,到了500℃左右,晶格水才會(huì)大量脫出。
- 電負(fù)性:蒙脫石顆粒通常帶有負(fù)電,這直接影響它的膠體性質(zhì)和流變性能。這種電負(fù)性主要來(lái)自于三個(gè)方面:晶格內(nèi)部置換產(chǎn)生的靜電荷、晶體邊緣破鍵產(chǎn)生的負(fù)電荷,以及八面體片解離帶來(lái)的負(fù)電效應(yīng)
基于層間可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)和含量,蒙脫石可以分為不同的類(lèi)型。如果某一種陽(yáng)離子的含量超過(guò)總交換容量的一半,就會(huì)以這種陽(yáng)離子來(lái)命名,比如鈉基蒙脫石、鈣基蒙脫石等。如果沒(méi)有哪種陽(yáng)離子含量超過(guò)50%,則用含量最多的兩種陽(yáng)離子聯(lián)合命名,例如鈣鈉基蒙脫石
蒙脫石晶體結(jié)構(gòu):
蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系。其晶格參數(shù)a?和b?相對(duì)固定,但c?值會(huì)隨著層間水分子的數(shù)量和可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)而變化。當(dāng)層間沒(méi)有水分子時(shí),c?約為0.960納米;有水分子的情況下,c?值會(huì)增大。在它的八面體層中,約有三分之一的鋁離子(Al3?)會(huì)被鎂離子(Mg2?)取代,為了平衡由此產(chǎn)生的負(fù)電荷,層間會(huì)有一些水化的陽(yáng)離子(如Na?、Ca2?)進(jìn)入。這些陽(yáng)離子與硅氧四面體的結(jié)合力較弱,容易與其他陽(yáng)離子發(fā)生交換,這也使得蒙脫石具有良好的離子交換能力和c軸可膨脹性。
蒙脫石的定義歧義:
值得注意的是,目前國(guó)內(nèi)對(duì)“蒙脫石產(chǎn)品”的定義并不統(tǒng)一,這容易造成一些混淆:
- 在醫(yī)藥、化妝品等行業(yè),對(duì)蒙脫石的純度要求很高(98%以上),更接近科研領(lǐng)域定義的蒙脫石。其產(chǎn)品通常采用X射線衍射(XRD)等方法進(jìn)行定性和定量分析,確保有毒雜質(zhì)(如砷、汞、鉛、方英石)不超標(biāo)。例如,用于動(dòng)物飼料添加劑的蒙脫石就必須經(jīng)過(guò)提純,確保安全。
- 在非金屬礦行業(yè)(如干燥劑行業(yè)),通常將蒙脫石含量大于80%的膨潤(rùn)土就稱(chēng)為蒙脫石,比如我們常說(shuō)的“蒙脫石干燥劑”。這類(lèi)產(chǎn)品的含量多采用吸藍(lán)量等方法測(cè)定,本質(zhì)上可以理解為純度較高的膨潤(rùn)土,所以“蒙脫石干燥劑”又經(jīng)常被稱(chēng)為“膨潤(rùn)土干燥劑”。
為了區(qū)分這兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)外常采用“二八面體蒙脫石”或“十六角蒙脫石”等名稱(chēng)來(lái)特指醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)所要求的高純度、經(jīng)過(guò)嚴(yán)格提純和檢測(cè)的蒙脫石,以區(qū)別于非金屬礦行業(yè)中那些純度標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低、主要用于工業(yè)領(lǐng)域的蒙脫石產(chǎn)品。
詳細(xì)區(qū)別可參見(jiàn)下表:
| 特性 | 醫(yī)藥、化妝品等行業(yè) | 非金屬礦行業(yè)(如干燥劑行業(yè)) |
| 核心定義 | 真正意義上的蒙脫石,概念接近科研領(lǐng)域 | 蒙脫石含量大于80%的膨潤(rùn)土粘土 |
| 純度與品質(zhì) | 高純度(純度可達(dá)98%以上) | 純度相對(duì)較低(蒙脫石含量≥80%) |
| 主要用途 | 醫(yī)藥(如蒙脫石散)、化妝品、飼料添加劑(需提純,確保無(wú)毒)等 | 干燥劑、貓砂、粘結(jié)劑、污水處理等 |
| 鑒別與質(zhì)檢方法 | 通常采用X射線衍射(XRD)等精密方法定性定量 | 多采用吸藍(lán)量等方法定性定量 |
| 命名慣例 | 常特別稱(chēng)為“二八面體蒙脫石”或“十六角蒙脫石” | 通常直接稱(chēng)為“蒙脫石”或“膨潤(rùn)土” |
蒙脫石生產(chǎn)工藝的區(qū)別?
醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)的蒙脫石生產(chǎn)過(guò)程(核心:提純):
- 選擇本身品質(zhì)高、雜質(zhì)少、尤其是有害重金屬(砷、鉛、汞等)和方英石(一種對(duì)肺部有害的礦物雜質(zhì))含量極低的原礦為基礎(chǔ)材料。
- 將原礦破碎成小塊狀,并進(jìn)行了初步干燥以備用。
- 利用蒙脫石在水溶液中會(huì)分散成膠體的特性,將粉碎后的礦粉與去離子水按一定比例混合,并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間攪拌,使蒙脫石顆粒充分水化、膨脹,并從較大的礦物顆粒上剝離下來(lái),形成穩(wěn)定的漿料。
- 將漿料在大型沉降池中靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間,或采用高速離心機(jī),在特定轉(zhuǎn)速下分離出不同粒徑的顆粒。上層富含蒙脫石的懸浮液被收集起來(lái),底部的沉渣(雜質(zhì))則被丟棄。此步驟會(huì)重復(fù)多次,直到蒙脫石純度越來(lái)越高。
- 醫(yī)藥級(jí)產(chǎn)品通常要求蒙脫石是鈉基,因?yàn)槠渚哂蟹稚⑿浴⒎€(wěn)定性和吸附性更好的優(yōu)點(diǎn)。此步會(huì)在漿料中加入碳酸鈉等鈉化劑,并加熱攪拌,使鈣基蒙脫石轉(zhuǎn)化為鈉基蒙脫石。
- 通過(guò)一系列手法,使溶液中的可溶性重金屬離子形成不溶性沉淀,再通過(guò)后續(xù)的離心或過(guò)濾步驟去除。
- 將收集到的純凈蒙脫石膠體懸浮液霧化成微小液滴,在熱風(fēng)中瞬間干燥,形成細(xì)小的、流動(dòng)性好的粉末。
- 滅菌與后處理。
非金屬礦行業(yè),如:蒙脫石干燥劑的生產(chǎn)過(guò)程(核心:活化):
- 從膨潤(rùn)土礦中開(kāi)采出原礦,并對(duì)原礦進(jìn)行初步挑選,去除明顯的雜質(zhì)和廢石。
- 將粗選后的原礦破碎成較小的塊狀。
- 鈉化(活化):蒙脫石的吸濕能力與其層間的陽(yáng)離子種類(lèi)密切相關(guān)。鈉基蒙脫石(Na-Montmorillonite)的吸濕性、膨脹性和分散性遠(yuǎn)優(yōu)于鈣基蒙脫石(Ca-Montmorillonite)。大多數(shù)天然膨潤(rùn)土是鈣基的,因此需要通過(guò)一系列方法“鈉化”將其轉(zhuǎn)化為鈉基。
- 將活化后的塊狀物料送入烘干機(jī)(如回轉(zhuǎn)窯、網(wǎng)帶式烘干機(jī))中進(jìn)行干燥,將其含水量控制到很低水平(通常<5%)。
- 將烘干后的塊狀物料磨成細(xì)粉,粒度通常非常細(xì),以達(dá)到較高的比表面積,以具備更快的吸濕速度。常見(jiàn)的粒度在200目到800目之間。
- 將干燥的蒙脫石粉加工成最終產(chǎn)品形態(tài)(顆粒狀、塊狀)。
- 將成型后的顆粒用透氣性強(qiáng)、韌性高、阻隔粉塵的材料(如無(wú)紡布、杜邦紙、網(wǎng)紋紙等)包裝起來(lái),就制成了最終的蒙脫石干燥劑成品。
至此,相信大部分朋友都已經(jīng)能區(qū)分蒙脫石干燥劑和醫(yī)藥化妝品等行業(yè)的蒙脫石有啥區(qū)別了。蒙脫石干燥劑作為一種取自于大自然的干燥劑,其具備天然環(huán)保、可自然降解的特征,越來(lái)越被全球客戶(hù)認(rèn)可并采購(gòu)。







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