凹凸棒石的性能特點

由于凹凸棒石特殊的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使之具有特殊的應用性能，例如膠體性能、吸附性能、補強性能和載體性能等。

（1）結(jié)構(gòu)特點

凹凸棒石屬于納米棒狀晶體，沉積型凹凸棒石單個晶體直徑約30-50nm，納米礦物資源。凹凸棒石具有發(fā)育的蜂窩狀晶體內(nèi)孔孔道，孔道直徑為0.38nm×0.63nm，理論計算純凹凸棒石晶體外部比表面積為300m2/g，晶體內(nèi)部孔道的比表面積為600m2/g。

（2）吸附性能

吸附性能是凹凸棒石Zui重要的特性之一，但是一直以來對凹凸棒石吸附本質(zhì)認識有很大的誤區(qū)。

凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)孔孔道選擇性吸附水蒸汽、氨氣等極性水分子，具有分子篩的特性。其選擇性吸附水和氨一方面是由于這兩種分子直徑小可以進入凹凸棒石晶體孔道，另一方面是這兩種分子都屬于極性分子，孔道內(nèi)的結(jié)晶水形成氫鍵結(jié)合。

由于凹凸棒石孔道較小，除了水、氨氣等極性小分子外，很多分子、離子，尤其是有機污染物都難以進入凹凸棒石晶體孔道。因此，包括油脂脫色、糖液中色素凈化、水中有機污染物凈化、重金屬離子的吸附等應用中，都是凹凸棒石晶體外表面吸附發(fā)揮了重要作用，是凹凸棒石納米礦物特性即納米效應的體現(xiàn)。

（3）膠體性質(zhì)

膠體性質(zhì)是凹凸棒石另外一個重要的性質(zhì)。由于凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)硅氧四面體位置鋁替代硅的量很少，八面體片中既有2價離子（Mg），又有3價離子（Al、Fe），屬于二八面體型和三八面體型之間的過渡類型，可以通過八面體片中的離子空位平衡電荷。因此，凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)電荷很低，具有較低的離子交換容量，這與蒙皂石族礦物有巨大的差別，這是凹凸棒石黏土泥漿具有蒙皂石泥漿無法比擬的抗鹽性質(zhì)的本質(zhì)。

高度分散的納米棒狀凹凸棒石晶體在水懸浮液中靜置狀態(tài)下構(gòu)成端－面接觸、晶體交織的膠體體系，提高懸浮液黏度；在攪動剪切力作用下打破端-面接觸、改變交織狀態(tài)，降低懸浮體系黏度。

凹凸棒石棒狀晶體排列方式受溫度、鹽度影響較小，這是凹凸棒石在水懸浮體系中具有增稠觸變的本質(zhì)原因。凹凸棒石膠體性能的認識為凹凸棒石在增稠觸變膠體體系的應用奠定了理論基礎。

（4）表面基團及其反應活性

根據(jù)理論計算和電位滴定實驗測定，凹凸棒石等電點pH值大約4.5-5.0，通常地表環(huán)境的中性水溶液中凹凸棒石表現(xiàn)為帶負電荷。

凹凸棒石具有較高的表面積，表面溝槽和表面斷鍵在水中水化形成豐富的表面基團，包括Si-OH、Mg-OH、Al-OH、Fe-OH；Si-O-、Mg-O-、Al-O-、Fe-O-、Si-OH2＋、Mg-OH2＋、Al-OH2＋、Fe-OH2＋。這些表面基團與水中的各類離子、有機物發(fā)生廣泛復雜的界面作用，29Si核磁共振分析結(jié)果顯示凹凸棒石表面還存在豐富的Q2（SiOH）基團。