摘 要

蒙脱土是由两层硅氧四面体和铝氧八面体堆叠在一起的2:1型层状硅酸盐粘土矿物。在全球都有着极广的分布，目前已探明的储量超过百亿吨。独特的层间结构使得蒙脱土有着许多改性的方向和应用领域的扩大。因其独特的层间结构使得蒙脱土具有极强的吸附能力，这也让蒙脱土/膨润土在环保、医药、催化工业等领域得到了广泛应用。

本文从硅酸盐层状粘土矿物入手，分析总结三种主要黏土矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石的成分、组成及结构。以及他们对聚羧酸减水剂的吸附影响。重点研究蒙脱土的晶体结构对其吸附能力的影响，并通过已有的对蒙脱土多类别的改性实验的总结分析，从中找到适当通过改性实验增加蒙脱土各项性能的设计方案。包括对蒙脱土的无机、有机、和复合改性三个方面的改性实验。

关键词：蒙脱土；结构；吸附；改性

Abstract

Montmorillonite is a 2: 1 layered silicate clay mineral composed of two layers of silicon oxytetrahedra and aluminum oxyoctahedrons. There are extremely wide distributions in the world, and the proven reserves exceed 10 billion tons. The unique interlayer structure makes montmorillonite have many modification directions and expansion of application fields. Due to its unique interlayer structure, montmorillonite has extremely strong adsorption capacity, which also makes montmorillonite / bentonite widely used in environmental protection, medicine, catalytic industry and other fields.

This article starts with silicate layered clay minerals, analyzes and summarizes the composition, composition and structure of three main clay minerals: kaolinite, illite and montmorillonite. And their adsorption effect on polycarboxylic acid water reducing agent. Focus on studying the influence of the crystalline structure of montmorillonite on its adsorption capacity, and through the summary analysis of the existing multi-type modification experiments of montmorillonite, find a suitable design to increase the properties of montmorillonite through modification experiments Program. Including inorganic, organic, and composite modification experiments on montmorillonite.

Keywords: montmorillonite; structure; adsorption; modification

目录

摘 要 I

Abstract II

绪论 1

第一章 粘土矿物主要组成及其对PCE的吸附研究 2

1.1几种常见粘土矿物 2

1.1.1粘土矿物的组成 2

1.1.2粘土矿物的晶层结构及分类 2

1.2伊利石 3

1.3高岭土 4

1.4蒙脱土（膨润土） 5

1.4.1蒙脱土和膨润土的发展 5

1.4.2蒙脱石的结构 6

1.5粘土矿物对PCE吸附作用 7

1.5.1聚羧酸减水剂及其发展 7

1.5.2高泥沙量对水泥质量影响 9

1.5.3不同粘土矿物对PCE吸附研究进展 10

第二章 蒙脱土的吸附特性及其改性研究 13

2.1蒙脱土、膨润土的应用发展 13

2.2膨润土及蒙脱土的理化性质 14

2.2.1蒙脱土的物理性质 14

2.2.2蒙脱土的化学性质 14

2.3蒙脱土/膨润土的改性 16

2.3.1蒙脱土/膨润土的无机改性 17

2.3.2蒙脱土/膨润土的有机改性 17

2.3.3蒙脱土/膨润土的无机-有机改性 18

2.4蒙脱土/膨润土的改性研究进展 18

第三章 改性蒙脱土理论设计 20

3.1对蒙脱土改性方案 20

3.2实验流程 20

3.3对改性蒙脱土的性能测定 21

第四章 结论与展望 22

参考文献 23

致谢 26

绪论

蒙脱土，是一种天然层的状硅酸盐矿物，同时也是膨润土的重要组成成分。蒙脱土可以经碾磨、分散、提纯、改性、无机-有机复合改性，得到性能各异的不同蒙脱土产品。其中蒙脱石的含量大于95%。可作脱色剂、吸附剂、填充剂、聚合物改性剂，被称为现代工业的“万用材料”。

蒙脱土具有非常优良的理化性质，拥有较高的经济价值，应用范围较广。在我国，具有十分广泛的分布，已探明的蒙脱土储量仅次于美国。由于蒙脱土自身较为化学组成和晶体结构，因此使得蒙脱土具有非常强的膨胀性；以及十分突出的阳离子交换特性^[1] 且具有比表面积大、吸附能力强、吸水膨胀能力高等特点。广泛应用工业生产的各个领域。被称为最有价值的无机非金属矿产。并且在我国蒙脱土的储量极大，应用历史悠久，早在几百年前就有人们使用蒙脱土的文献记载。当时的人们利用蒙脱土进行药物治疗和平时的衣物盥洗，但是再之后的很长一段时间都没有更进一步的应用。目前我国的膨润土市场发展迅速、且因为在国内蒙脱土极大的储量，使得其开采应用的成本十分的低廉。所以国内蒙脱土市场还是具有相当大的潜力的。

自从1847年，Damour A.A.以及Saluetat D等研究者在法国的Montmorillon发现蒙脱土以来，人们便开始对其结构和特性进行深入研究。直至今日仍有大量的学者在进行蒙脱土的吸附性能改进实验。经过改性后的蒙脱土，相较于天然蒙脱土，他的吸附能力变得更强，在溶剂中的分散作用更加理想。因此改性蒙脱土可以在纳米聚合物材料聚合生产中作为反应的助剂，从而使得制备的纳米聚合物高分子材料拥有比未添加改性蒙脱土的高聚物更高的抗冲击能力。本文通过对蒙脱土的特殊层间结构和分子构造对其吸附规律进行研究，再在现有的各种针对蒙脱土的改性实验进行总结。研究蒙脱土的结构和吸附特性，并对其进行无机金属盐、有机金属盐、复合改性三种改性实验。再通过X射线、扫描电镜等仪器比较改性前后不同组的蒙脱土的结构变化和吸附能力。

第一章 粘土矿物主要组成及其对PCE的吸附研究

1.1几种常见粘土矿物

土壤是经过亿万年岩石风化后形成的矿物质。如果把岩石比作地球的骨骼，海洋河流比作地球的血液，那么土壤就是地球的皮肤。曾经有人说：土壤是人类发展的历史和未来。由此可见土壤在人类发展上举足若轻的重要作用。

1.1.1粘土矿物的组成