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凹凸棒土的性质有哪些？

1.凹凸棒土的吸附特性

凹凸棒上的吸附性取决于它较大的比表面积和表面物理化学结构及离子状态，其吸附作用包括物理吸附及化学吸附。物理吸附的实质是通过范德华力将吸附质分子吸附在凹凸棒上的内外表面。比表面积和孔结构是其物理吸附作用的重要指标。晶体结构内部沸石通道的存在赋予了凹凸棒土巨大的内比表面积，同时由于单个晶体呈现细小的棒状、针状和纤维状且具有较高的表面电荷，在分散时不棒状纤维并不保持原先的方位，呈现毡状物无规则的沉淀。干燥后，它们密集在一起形成大小不均匀的次生孔隙。这一特征使凹凸棒上的比表面积很高。此外，晶体内部沸石孔道尺寸大小一致，使其具有分子筛的作用。凹凸棒上的化学吸附作用是其吸附作用的重要体现。

对凹凸棒上的微孔特征及其吸附机理的研究发现，凹凸棒上的吸附作用主要表现是：1.吸附阳离子以及阳性极性有机分子；2.吸附质的粒径从埃米级到微米级。据推测，金属阳离子以及小半径的阳性极性有机分子的吸附主要受具有负电性的吸附中心的影响。这些吸附中心包括Si-OH基团，异价类质同象置换产生的未配位O²-酸化及热活化造成断键的Si-O²-或O²-Si。此外这些负电性吸附中心的分布与比表面积有关：比表面积越大，则吸附中心分布越多，相应的吸附中心越强，这种吸附表现为以化学吸附为主的吸附，且主要为2~5nm 以及微孔的吸附；对于大半径的极性分子的吸附除需要一定的吸附中心的存在之外，还要有一定的空间，因此中孔5~50nm孔径范围中的孔和大孔对这类分子的吸附起着主要作用，此种吸附不仅有化学吸附的单层吸附方式，而且更多地为物理吸附的单层和多层吸附；对于更大半径的分子则主要是物理吸附为主的吸附作用。

2.凹凸棒上的载体性

凹凸棒上表面丰富的Si-OH 基团对有机物质具有很强的亲和力，可与有机反应剂直接作用生成有机矿物的衍生物。这种衍生的凹凸棒土具有特殊的孔道结构和界面性质，使其成为一种理想的催化剂载体，可直接或通过适当的改性处理后用于固载催化剂。目前，凹凸棒土通常是用于固载Cu、Ni、SnO2 和Pt等金属类催化剂，催化氧化反应和氢化反应等。同时改性凹凸棒土作为生物催化剂酶的载体，在固定化酶的技术中也被广泛使用，这主要是由于脂肪酶蛋白的正电荷与凹凸棒土表面硅羟基结合，表现出较强的相互作用力。

3.凹凹凸棒土的催化性

凹凸棒上有较大的比表面积和众多纳米尺寸的孔道，存在大量活化中心，它的催化表现在：1.晶体内部的沸石通道及集合体的微细孔隙结构；2.非等价阳离子类质同象置换及加热引起晶体内构成金属阳离子六次配位八面体的OH-，H2O失去，桥键断裂造成晶体内部和表面存在多个Lewis 酸化中心及碱中心；3.经加热后具有较强的力学性能和热稳定性。因此，凹凸棒土不仅具有满足非均相催化反应所需的微孔和表面特征，影响反应的活化能和级数，有利于有机反应中的正碳离子化作用，同时还具有产生酸碱协同催化作用及分子筛择形催化裂解作用的能力。

4.凹凸棒上的可塑性

黏上的可塑性与它的吸水性有密切的关系。当水的质量分数达到其自重的100%时，凹凸捧土达到其塑性极限。因此可以说其塑性指数范围是1~100。然而，由于组成的变化，塑性指数通常在57~123 之间变化。一般来说，除了蒙脱土以外，凹凸棒上的吸水性及可塑性高于其他黏土。

5.凹凸棒土的流变

凹凸棒土最重要的特寂之一就是在相当低的浓度下可以形成高黏度的悬浮液。凹凸棒土在所有浓度下是触变性的非牛顿流体，随着剪切力的增加，流动性快速增加。在低剪切力下或剪切力消失，悬浮液发生胶凝；剪切力增加，悬浮液又恢复如同纯水一样的低黏度液体，这是由于随着剪切力的增加，凹凸棒上的晶束破碎，变为针状棒晶，所以流动性变好。pH值效应体现在凹凸棒上的抗盐电解质絮凝，在盐水溶液中具有高度悬浮稳定性，其实质可能是晶体结构中可以淋滤出镁阳离子，以及由于Al3+或Fe8+ 对Mg2+的类质同晶置换，体系中还可以进入1个或2个氢离子或其他等价物等条件，致使凹凸棒土可能对水介质pH 值产生缓冲作用。凹凸棒上的流变性能决定了它可用作胶体泥浆、悬浮剂，触变剂以及黏结剂。

6.凹凸棒土的离子交换能力

天然的凹凸棒上的阳离子交换能力(CEC) 是相当低的，通常在50mmol/100g黏土以下。大多在20~30mmol/100g黏土之间。钠凹凸棒土的CEC 较高，可达65mmol/100g黏土，高于高岭土，仅是蒙脱土和蛭石的1/3~1/2.CEC 值与粒径的大小也有关系，随着粒径的减小而略有增加。

江苏盱眙等地各类凹凸棒土可交换钙离子量为7.5~12.5mmol/100g，可交换镁离子量2.5~7.5mmo1/100g。经活化处理后，可交换阳离子量明显提高。

7.凹凸捧土的化学特性

凹凸棒土折最有价值的特点是它的化学惰性。凹凸棒土胶体悬浮液受盐的影响很小。例如：在100mL水中含有50g凹凸棒土的胶体悬浮液，当其中的盐达到饱和浓度时(NaCl质量分数为35%)，其黏度丝毫不受影响，然而，若其中的凹凸棒土的含量较低时，黏度会略有下降。悬浮液子电解质中不絮凝沉淀，因此，凹凸棒土被广泛地用于液体肥料、乳胶涂料、钻井泥浆和其他需要用到高浓度电解质的体系中作为增稠剂和稳定剂。少数情况下，低质量分数（＜1%）的分散剂能降低水基涂料(凹凸棒土为增稠剂)的黏度，在浓度低于0.001mol/L的草酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠或者碳酸钠、碳酸锂的存在下，含有质量分数0.5%的凹凸棒土的悬浮液可以作为抗絮凝剂。常见的盐酸、磷酸、草酸、硝酸和醋酸对凹凸棒土影响不大，高浓度的酸常用作凹凸棒土的漂白剂。加入盐酸还可以提高其吸附性。

8.凹凸棒土的其他

凹凸棒土是一种天然的纳米材料，可直接用作高分子材料的填充材料，也可通过适当的改性处理提高凹凸棒土的疏水性，以提高其在聚合物中的分散效果充分发挥其纳米效应。凹凸棒土也可用于医药领域，早在1977年就有研究发现凹凸棒土对霍乱弧菌和大肠杆菌的肠毒素均有抑制作用，在国外凹凸棒土口服制剂已经是一种非常成熟的消化道疾病用药。提纯的凹凸棒土与纳米磁性粒子复合，可作为矿物磁性靶向药物的载体材料。凹凸棒上的应用领域非常广，利用其优异的吸水性能以及水的热容大这一特点。可用于储存太阳能，这对于解决世界能源短缺问题具有重要意义。

此外凹凸棒土还可用在动物饲料添加剂、导电复合材料和电极的修饰上等等。

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