一文了解凹凸棒石材料常用改性处理方法

凹凸棒石是一种含水镁铝硅酸盐材料，具有独特的链层状结构及良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，已被广泛应用于各领域。但因形成地形条件的差异，杂质含量相差较大，若要得到高纯度和性能优良的凹凸棒石，需要进行改性处理。

目前凹凸棒石改性方法较多并且已较为成熟，常用的方法主要有热改性、酸改性、有机改性等。

1、凹凸棒石热改性

热改性是处理凹凸棒石的常用方法，能够增大凹凸棒石的比表面积，增加活性中心和吸附点位，但温度过高，会导致内部烧结等现象发生，反而不利于吸附。因此，热改性处理存在温度临界点，该方法是凹凸棒石作为吸附剂、脱色剂、催化剂必要的处理手段。

陈天虎等研究发现：热处理温度250℃会导致凹凸棒石脱出部分结晶水，孔道折叠，孔道直径和内表面积变小，热活化处理凹凸棒石吸附性能和测得的比表面积增大主要与脱水引起的表面性质变化有关。

2、凹凸棒石酸改性

凹凸棒石为天然形成的黏土矿物，由于矿物中含有大量的共生杂质，目前较多的使用酸改性处理。酸改性可以有效改变凹凸棒石比表面积、孔容积等内部结构，吸附性能显著增加，从而有效提高对重金属、有机物、有害物质的吸附去除能力。

凹凸棒石经酸浸泡后的内部四面体与八面体结构部分溶解，未溶解的八面体结构的支撑作用，使孔数目增加，比表面积增大。同时酸处理可以去除分布于凹凸棒石孔道中的杂质，使孔道疏通；增加阳离子可交换性，半径较小的H+能置换出凹凸棒石层间部分K+、Na+、Ca2+、和Mg2+等离子，增大孔容积。多方面因素使得改性后凹凸棒石的吸附性、脱色性等多方面性能得到提高。目前较多酸改性采用硫酸和盐酸。

3、凹凸棒石有机改性

凹凸棒石有机改性的目的在于改善粒子在聚合物中分散性质或者改进粒子对聚合物的结合性能，有机改性后的凹凸棒石材料会由亲水性变成疏水性。目前常见有机改性方法主要有传统搅拌法和超声波法，常用的改性剂主要有表面活性剂和偶联剂。

表面活性剂用长碳链有机阳离子取代凹凸棒石间无机阳离子，使层间距扩大，同时凹凸棒石颗粒表面也能吸附部分无机阳离子，晶格内外部分结晶水、吸附水也可以被有机物取代，从而改善疏水性，增强吸附有机物能力。

硅烷偶联剂是指在分子中具有两种不同的反应性基团的有机硅化合物，可以形成无机相、硅烷偶联剂、有机相的结合，从而使有机物与无机材料界面间获得较好的黏接强度。硅烷偶联剂通过水解可形成硅羟基与凹凸棒石表面硅羟基反应，把有机基团接枝到凹凸棒石表面，大大提高其吸附能力。

4、凹凸棒石其他改性方法

许多学者认为碱处理可以使矿物的比表面积增大，增加其吸附能力，但是对矿物的组分和结构的影响不如酸处理的明显。王今明等用氢氧化钠碱溶液改性凹凸棒石，研究发现改性后凹凸棒石的面网间距增大，增加了吸附能力；并对不同环境条件下，碱改性凹凸棒土对模拟核素Cs+的吸附性能及平衡吸附时间，为中低核废物的处置提供了参考。

王丽等利用江苏盱眙凹凸棒土为原料，分别采用煅烧、酸、碱、氯胺和碳铵等溶液对其改性研究，考察改性凹凸棒石对钾离子的交换效果。改性凹凸棒石对钾离子的交换吸附能力随改性剂浓度增加而提高，但改性剂浓度达到0．75mol/L以上，浓度对改性凹凸棒石钾离子交换吸附能力基本无影响。混合改性后的交换吸附能力在海水中提取钾盐方向具有良好的应用前景。

我国凹凸棒石黏土资源丰富，但总体开发利用程度偏低，需要进一步加强现有生产企业的技术和工艺改造，争取研发出凹凸棒石的各类复合材料，推广到废气处理、废水处理、土壤修复等实际生产的各个领域，解决实际问题，发挥凹凸棒石黏土材料的潜在应用价值。

来源：赵坤,王源瑞,王丁,王兴峰.凹凸棒石材料改性处理研究进展[J].甘肃冶金,2019,41(05):79-82+91.