文 献 综 述

凹凸棒石粘土^[1-3](Attapulgite)是一种天然的非金属矿物，1862年被发现在乌拉尔坡缕缟斯克(Palygorsk)矿区的热液蚀变带，称为坡缕石(Palygorskite)；后来又被发现在沉积岩中，将其命名为Attapulgite。后经证实，这两种物质属于同一矿物，在国内人们习惯称之为”凹凸棒石”。凹凸棒石主要分布在美国、中国、西班牙等国家，其中美国是凹凸棒石最大的出产地，中国的凹凸棒石最主要在江苏的六合以及盱眙，在四川、内蒙古等一些地方也有发现。目前为止，盱眙仍是全国最大的生产地，已发现的凹凸棒石占总共的70%以上。

凹凸棒石属海泡石一凹凸棒石族，晶体结构独特，为2:1型层链状结构，即二层硅氧四面体和一层铝(镁)氧八面体，其分子式为^[4-7](Mg，Al， Fe)₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄₄H₂O，化学成份理论值MgO=12.35%，SiO₂=70.0%，Al₂O₃=9.0%。基于X射线粉晶衍射分析结果，Bradley^[8]断定平行(100)面间隔6.45#215;10^-10m有连续的氧原子层面存在。角闪石型双链将这些氧原子层连结在一起，并且硅氧四面体双链[Si₄O₁₀]分上下两条，各条由四个Si-O四面体组成硅氧四面体带，其活性氧相向而指，链依次的行径氧层各侧沿c轴延伸(见图1,2)。在(100)方向可以观察到由Si-O四面体组成的六角环，它们依上下相向的方向排列，且相互被其它的八面体氧和OH一所联结。Mg等阳离子充填在由氧及OH一构成的配位八面体位中，在[Si₄O₁₀]带间存在着平行轴的孔道，孔道横断面半径达(3.7~6.4)#215;10^-10m(通常沸石孔径为(2.9~3.5)#215;10^-10m )，孔道内由沸石水充填。晶体的结构单元层由8个Si-O四面体以2:1型层状排列。

图1 天然凹凸棒石粘土晶体结构模型

图2 凹凸棒石粘土晶体孔道三维立体模型

天然的凹土多孔比表面积大，对水分子吸附性能好，可以用作吸湿材料，在这领域前人已做了很多研究。

1997年，金叶玲^[9]探讨了凹土吸附干燥剂的吸水性能和结构特征，由凹土的结构^[10]可知 ,水以3种形式存在于凹土分子骨架中: 结构水(OH)、结合水 (OH₂)、结晶水(H₂O)。作为吸附干燥剂 ,理论上凹土吸脱水率 WT 达 20.6% 。从分子筛和凹土的结构、成分比较可知 ,它们都是硅酸盐 ,晶体都具有规则的孔结构、含沸石水、性质稳定^[10-11],且凹土自身具有很强的粘性 ,易成型。 由AT制成的复合吸附干燥剂吸水率提高了近一倍，经60次以上再生吸附循环，结构未变、吸水量稳定达17%以上，具有工业使用价值。添加剂的加入未改变AT的晶体结构，当T（吸）lt;50℃，复合吸附干燥剂具有良好的吸附性能，但当T（吸）gt;50℃，吸附同时已发生脱附，故所制得的复合吸附干燥剂不宜作为高温度下的吸附干燥剂。从静、动态吸水性能，复合干燥剂在低温下（lt;50℃）完全可取代人工合成分子筛进行H₂、N₂、0₂、空气等惰性气体的脱湿干燥，且成本比分子筛降低一半。因此凹土具有替代分子筛作为脱湿和深度干燥剂的可能。

2009年，邢昌^[12]等人通过加入某种添加剂能显著改善凹土的吸湿性能，当添加剂的加入量达15%时，其在不同湿度下的吸湿率均高于常用干燥剂变色硅胶，且添加剂无毒无污染，价格便宜，可作为生产凹凸棒石黏土干燥剂的添加剂使用。制备含添加剂15%的颗粒凹凸棒石黏土干燥剂进行试验，获得了颗粒大小、烧结温度对吸湿量及颗粒强度的影响，并通过加入粘结剂的方法，保证了颗粒凹凸棒石黏土干燥剂吸湿后的强度。发现制备的烧结温度能够提高颗粒凹土干燥剂的强度，但会显著降低其吸湿性能。水玻璃粘结剂的加入虽然一定程度上降低了颗粒凹土干燥剂吸湿前的颗粒强度，但是明显提高了其吸湿后的颗粒强度，能够保证在吸湿前后都保持一定的颗粒强度。

2009年，陈海军^[13]采用凹土-氯化钙制备复合吸附剂。通过静态称重法测定了其吸水性能。考察了制备方法、焙烧温度和时间以及原料比例等制备工艺条件对复合吸附剂性能的影响，优化了制备工艺。发现焙烧温度对复合吸附剂吸水性能影响较大，较佳的制备工艺条件是采用溶解-混合法、焙烧温度300℃、焙烧时间2h。低相对湿度(lt;20%）时复合吸附剂吸水受凹土微孔和氯化钙含量共同作用，高相对湿度(gt;30%)时吸水性能主要和氯化钙含量有关。凹土-氯化钙吸附剂合适的氯化钙含量是20%；AT-CaCl₂（20%）吸附剂在20%的相对湿度时，吸水量为0.30kg#183;kg^-1；相对湿度80%时，吸水量超过0.65kg#183;kg^-1。该复合吸附剂可反复再生，性能稳定。因此，AT-CaCl₂(20%)复合吸附剂用于吸附制冷过程具有较广阔的前景。