复合粘土表面电学性能的研究
本课题的主要研究内容是通过控制变量，对复合粘土的表面电学性能进行研究，探究各种变量对复合粘土表面Zeta电位的影响。实验中改变样品溶液的pH值、溶液离子强度、分散剂用量等变量后测定样品的表面Zeta电位，再作图分析得到溶液pH值、离子强度及分散剂用量与复合粘土表面Zeta电位之间的关系。通过近阶段实验所得结果可得出这样的结论在其他条件不变的情况下，溶液pH值呈上升趋势时，凹土、膨润土其表面Zeta电位也随之增大；当分散剂用量逐渐增加时，凹土、膨润土及其复合粘土的表面Zeta电位呈上升趋势；凹土、膨润土及复合粘土的表面Zeta电位随着溶液离子强度的逐渐增大呈现下降趋势，这种趋势在加入分散剂后依然存在。关键词 复合粘土，Zeta电位，离子强度，分散剂
目 录
1 引言 1
1.1 凹土简介 1
1.2 凹土结构特点 1
1.3 凹土吸附特性 2
1.4 凹土悬浮、流变性 2
1.5 凹土催化性 3
1.6 凹土可塑性 3
1.7 凹土离子交换能力 3
1.8 凹土的应用途径 4
1.9 膨润土简介 6
1.10 膨润土结构特点 6
1.11 膨润土的主要分类 7
1.12 膨润土膨胀性 7
1.13 膨润土吸附性 8
1.14 膨润土造浆性 9
1.15 膨润土应用 9
1.16 Zeta电位定义 10
1.17 Zeta电位的作用 11
1.18 Zeta电位仪的使用 11
2 实验 12
2.1 实验内容 12
2.2 实验装置 12
2.3 实验过程 12
3 实验结果与讨论 16
3.1 pH值对凹土Zeta电位的影响 16
3.2 分散剂对凹土Zeta电位的影响 17
3.3 离子强度对凹土Zeta电位的影响（无分散剂） 18
3.4 离子强度对凹土Zeta电位的影响（有分散剂） 19
3.5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
pH值对膨润土Zeta电位的影响 20
3.6 分散剂对膨润土Zeta电位的影响 21
3.7 离子强度对膨润土Zeta电位的影响（无分散剂） 22
3.8 离子强度对膨润土Zeta电位的影响（有分散剂） 23
3.9 分散剂对复合粘土Zeta电位的影响 24
3.10 离子强度对复合粘土Zeta电位的影响（无分散剂） 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
本文的主要研究内容是凹土、膨润土以及两者复合粘土的表面电学性能，通过测定实验样品的Zeta电位来确定影响凹土、膨润土及其复合粘土的主要因素。利用控制变量的方法，在其他因素条件不变的情况下改变样品溶液的pH值、溶液离子强度、添加进溶液中的分散剂用量等因素，再通过Zeta电位测定仪的测定，经过实验数据的分析处理后得出其表面Zeta电位与这些因素之间的联系。
1.1 凹土简介
凹土就是凹凸棒粘土（Attapulgite Clay）的简称。凹凸棒粘土的定义是指以凹凸棒土（attapulgite)为其主要成份的一种层链状过渡结构的非金属天然粘土矿。凹凸棒土是一种水合镁铝晶状体硅酸盐矿物。其最初是在1862年被研究人员偶然发现，由于Ural矿区的热液活动导致岩石物理及化学性质变化，俄国学者Кхин Коув在发生变化的矿物产品中发现这种矿物质，并给它起名为Palygorskite。然而73年后在美国的佐治亚洲凹凸堡的漂白土中，法国著名学者拉巴特朗(De Lapparent)也发现这种矿物，又将其命名为凹凸棒土。后来经过Huggins等学者的实验研究表明以上两种矿物的结构其实是相同的，最终被归于同一种矿物，即现在的凹凸棒粘土。凹凸棒土以其突出的性质广泛应用于各类学科的研究以及各行业领域中，其具有巨大的潜在价值，受到广泛的重视。
1.2 凹土结构特点
凹凸棒石原石具有一定的致密性，常于水成岩和风化带中产出，颜色主要为灰色，青绿色，白色，灰白色或呈现一种弱绢丝色泽。凹凸棒土土质致密、分散、质量较轻、并且有较强的吸水性，有滑腻感。凹凸棒土在凹凸棒土原土中的含量约有60%～80%，因此凹凸棒粘土在加工的过程需要除去其他成分，加工后的产品中最终可以含90%左右的凹凸棒土。
凹凸棒土也可以用一个典型的化学式来表达：。据国外学者对其进行的矿物分析我们可以总结出，凹凸棒土中所含的化学成分质量分数分别为：SiO2 53.59%，H2O 19.82%，MgO 13.18%，Al2O3 9.31%，Fe2O3 3.12%，TiO2 0.37%，K2O 0.24%，CaO 0.21%，Na2O 0.04%。它的分子结构基本上分为上、中、下三层：中间一层由八面体构成，上下两层由硅氧四面体构成。考虑到结构中的晶格置换，所以还有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+。
1.3 凹土吸附特性
图12 凹凸棒土理想结构示意图
凹凸棒土所表现出的吸附作用主要为物理吸附及化学吸附，其中的化学吸附又是重要的吸附体现，其主要表现为：
（1）价态相异的金属离子与单位晶格间隙之间的Mg2+、Al3+、Fe3+等离子发生置换作用，造成电子的迁移转变，从而产生电荷不平衡，进一步形成电性吸附中心，造成电荷不平衡所产生的吸附作用。
（2）由于桥中硅氧键的断裂所形成的基团可以与单位晶格外的某些有机物质形成共价键，在化学键力的作用下，从而产生较强的吸附能力。
（3）由于硅氧晶体内同晶置换作用而产生弱电子，造成对吸附核的弱作用力[1]。
凹凸棒土内部孔道多，以及有固定的孔道大小，这就导致了它的吸附性具有一定的选择性，经过研究结果显示，吸附能力的顺序为水，醇类，酸，醛类，酮，直链烯烃类，中性脂，芳香族类烃，环烷烃，石蜡。然而当凹凸棒土经90℃以上煅烧时，会导致选择性的消失。继续煅烧到更高温度，经过200℃~400℃的热处理，其孔道缩小，比表面积减少但吸附能力更强，具有很强的脱色能力，所以脱色剂中经常添加凹凸棒土以达到生产目标。
1.4 凹土悬浮、流变性
目 录
1 引言 1
1.1 凹土简介 1
1.2 凹土结构特点 1
1.3 凹土吸附特性 2
1.4 凹土悬浮、流变性 2
1.5 凹土催化性 3
1.6 凹土可塑性 3
1.7 凹土离子交换能力 3
1.8 凹土的应用途径 4
1.9 膨润土简介 6
1.10 膨润土结构特点 6
1.11 膨润土的主要分类 7
1.12 膨润土膨胀性 7
1.13 膨润土吸附性 8
1.14 膨润土造浆性 9
1.15 膨润土应用 9
1.16 Zeta电位定义 10
1.17 Zeta电位的作用 11
1.18 Zeta电位仪的使用 11
2 实验 12
2.1 实验内容 12
2.2 实验装置 12
2.3 实验过程 12
3 实验结果与讨论 16
3.1 pH值对凹土Zeta电位的影响 16
3.2 分散剂对凹土Zeta电位的影响 17
3.3 离子强度对凹土Zeta电位的影响（无分散剂） 18
3.4 离子强度对凹土Zeta电位的影响（有分散剂） 19
3.5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
pH值对膨润土Zeta电位的影响 20
3.6 分散剂对膨润土Zeta电位的影响 21
3.7 离子强度对膨润土Zeta电位的影响（无分散剂） 22
3.8 离子强度对膨润土Zeta电位的影响（有分散剂） 23
3.9 分散剂对复合粘土Zeta电位的影响 24
3.10 离子强度对复合粘土Zeta电位的影响（无分散剂） 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
本文的主要研究内容是凹土、膨润土以及两者复合粘土的表面电学性能，通过测定实验样品的Zeta电位来确定影响凹土、膨润土及其复合粘土的主要因素。利用控制变量的方法，在其他因素条件不变的情况下改变样品溶液的pH值、溶液离子强度、添加进溶液中的分散剂用量等因素，再通过Zeta电位测定仪的测定，经过实验数据的分析处理后得出其表面Zeta电位与这些因素之间的联系。
1.1 凹土简介
凹土就是凹凸棒粘土（Attapulgite Clay）的简称。凹凸棒粘土的定义是指以凹凸棒土（attapulgite)为其主要成份的一种层链状过渡结构的非金属天然粘土矿。凹凸棒土是一种水合镁铝晶状体硅酸盐矿物。其最初是在1862年被研究人员偶然发现，由于Ural矿区的热液活动导致岩石物理及化学性质变化，俄国学者Кхин Коув在发生变化的矿物产品中发现这种矿物质，并给它起名为Palygorskite。然而73年后在美国的佐治亚洲凹凸堡的漂白土中，法国著名学者拉巴特朗(De Lapparent)也发现这种矿物，又将其命名为凹凸棒土。后来经过Huggins等学者的实验研究表明以上两种矿物的结构其实是相同的，最终被归于同一种矿物，即现在的凹凸棒粘土。凹凸棒土以其突出的性质广泛应用于各类学科的研究以及各行业领域中，其具有巨大的潜在价值，受到广泛的重视。
1.2 凹土结构特点
凹凸棒石原石具有一定的致密性，常于水成岩和风化带中产出，颜色主要为灰色，青绿色，白色，灰白色或呈现一种弱绢丝色泽。凹凸棒土土质致密、分散、质量较轻、并且有较强的吸水性，有滑腻感。凹凸棒土在凹凸棒土原土中的含量约有60%～80%，因此凹凸棒粘土在加工的过程需要除去其他成分，加工后的产品中最终可以含90%左右的凹凸棒土。
凹凸棒土也可以用一个典型的化学式来表达：。据国外学者对其进行的矿物分析我们可以总结出，凹凸棒土中所含的化学成分质量分数分别为：SiO2 53.59%，H2O 19.82%，MgO 13.18%，Al2O3 9.31%，Fe2O3 3.12%，TiO2 0.37%，K2O 0.24%，CaO 0.21%，Na2O 0.04%。它的分子结构基本上分为上、中、下三层：中间一层由八面体构成，上下两层由硅氧四面体构成。考虑到结构中的晶格置换，所以还有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+。
1.3 凹土吸附特性
图12 凹凸棒土理想结构示意图
凹凸棒土所表现出的吸附作用主要为物理吸附及化学吸附，其中的化学吸附又是重要的吸附体现，其主要表现为：
（1）价态相异的金属离子与单位晶格间隙之间的Mg2+、Al3+、Fe3+等离子发生置换作用，造成电子的迁移转变，从而产生电荷不平衡，进一步形成电性吸附中心，造成电荷不平衡所产生的吸附作用。
（2）由于桥中硅氧键的断裂所形成的基团可以与单位晶格外的某些有机物质形成共价键，在化学键力的作用下，从而产生较强的吸附能力。
（3）由于硅氧晶体内同晶置换作用而产生弱电子，造成对吸附核的弱作用力[1]。
凹凸棒土内部孔道多，以及有固定的孔道大小，这就导致了它的吸附性具有一定的选择性，经过研究结果显示，吸附能力的顺序为水，醇类，酸，醛类，酮，直链烯烃类，中性脂，芳香族类烃，环烷烃，石蜡。然而当凹凸棒土经90℃以上煅烧时，会导致选择性的消失。继续煅烧到更高温度，经过200℃~400℃的热处理，其孔道缩小，比表面积减少但吸附能力更强，具有很强的脱色能力，所以脱色剂中经常添加凹凸棒土以达到生产目标。
1.4 凹土悬浮、流变性
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