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微波在膨潤土生產(chǎn)工藝中的應用
閱讀：2258 發(fā)布時間：2011-1-6膨潤土微波烘干設備：
膨潤土（Bentonite）也叫斑脫巖或膨土巖，十七世紀末美國地質(zhì)學家Knight發(fā)現(xiàn)并以美國俄明州落基山河附近膨潤土產(chǎn)地—Fort Benton命名為Bentontie。膨潤土是以*（Montmorillonite）類礦物為主要成分的巖石，是*礦物達到可利用含量的粘土或粘土巖。其中*含量為30%～80%，相對密度為2.4～2.8，熔點1330℃～1430℃。膨潤土的性質(zhì)主要由*的特性所決定，*是2：1型的層狀硅酸鹽，屬單斜晶系。結(jié)構(gòu)單元層由兩片頂角朝里的Si-O4四面體片夾一層Al-O4（OH）2八面體片形成，四面體與八面體靠共用的氧原子連接，結(jié)構(gòu)化學式為Al2（OH）2Si4O10。不存在層間分子時，*的理論組成為SiO2—66.7%，Al2O3—28.3%，H2O—5%。
*的特殊晶體結(jié)構(gòu)決定了其應用前途。由于層內(nèi)發(fā)生同晶替代現(xiàn)象，*的Si-O4四面體和Al-O4（OH）2八面體中的硅離子、鋁離子被Ca2+、Mg2+、Na+等陽離子置換，致使每個*晶胞帶0.66的靜電荷。這些離子屬于低電價大半徑陽離子，與結(jié)構(gòu)單元層之間的作用力較弱，所以*具有吸附陽離子和極性有機分子的能力并能把這些離子保持在可交換狀態(tài)。膨潤土離子交換性能的表征參數(shù)稱為CEC—離子交換容量，定義為每100g膨潤土所能交換的陽離子數(shù)的總和。天然膨潤土的陽離子交換量在70～140meq·100g-1。
*顆粒表面有未中和的酸基（SiO23-，HSO3+）或堿基[Al（OH）2+，Al（OH）2+，Al3+]，還可以在水溶液中發(fā)生電離，結(jié)構(gòu)單元層間帶負電荷，邊緣帶正電荷。因此可吸附金屬離子或點電荷的有機極性物質(zhì)。*晶粒具有較大的比表面積和孔隙度，同時由于層間作用力較弱，在溶劑的作用下發(fā)生層間剝離、膨脹、分離成更薄的單晶片而具有更大的內(nèi)表面積，伴隨巨大的表面自由能而導致巨大的吸附能力。
膨潤土具有⑴膨脹性和親水性（親油性），⑵吸附性和陽離子交換性，⑶催化活性，⑷分散性和懸浮性，⑸粘接性和觸變性，⑹穩(wěn)定性和無毒性。
l 膨潤土的改性方法
1、 膨潤土的鈉化改性是在一定的條件下通過加入改性劑及一定加工處理（擠壓、碾壓），使鈣基膨潤土轉(zhuǎn)變?yōu)殁c基膨潤土的加工過程。主要方法有⑴懸浮液法，⑵陳化法，⑶擠壓法。
2、 膨潤土的微波改性活化，微波是一種電磁波，可改變離子遷移和偶極子的轉(zhuǎn)動情況但不引起分子結(jié)構(gòu)的改變，屬于非離子化的輻射能。微波的加熱機理為離子傳導和偶極子轉(zhuǎn)動。離子傳導是電磁場中可離解離子的導電移動，形成電流，由于介質(zhì)對離子的阻礙而產(chǎn)生熱效應。溶液中所有的離子都起導電作用，其大小與介質(zhì)中離子的濃度與遷移率有關。因此，離子遷移產(chǎn)生的微波能量損失依賴于離子的大小、電荷量和導電性，并受離子與溶液分子之間的相互作用的影響。在2450MHz的電場中，偶極子以4.9×109次/s的速度轉(zhuǎn)動。由于分子的熱運動相鄰分子的作用，使偶極子隨外加電場方向的改變而做規(guī)則擺動時受到干擾和阻礙，使雜亂無章運動的分子獲得能量并以熱的形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的外呢度也隨之升高。偶極子加熱的效率與介質(zhì)的馳豫時間、溫度、粘度有關，溫度與介質(zhì)離子的遷移率、濃度、介質(zhì)的馳豫時間決定。
l 微波活化效率
微波是頻率為300MHz～300GHz的電磁波，加熱的特點是可在不同深處同時加熱（體加熱），使材料加熱更快速更均勻。膨潤土通過微波活化后的失重率對比和吸附率的對比，得出微波設備的*焙燒活化時間是8min，是原有生產(chǎn)工藝上普通馬弗爐的20倍。當微波活化時間對膨潤土活化理性有很大的影響，短時間內(nèi)微波加熱使原膨潤土內(nèi)表面吸附水和層間水迅速汽化逸出，促進孔隙的形成和結(jié)構(gòu)的通暢。隨加熱時間的延長，水分減少，孔隙數(shù)量達到zui大值。進一步延長加熱活化時間，樣品溫度升高，樣品粉化，孔隙和通道數(shù)量減少。微波設備加熱活化過程是樣品內(nèi)孔隙和通道結(jié)構(gòu)變化的過程，從而影響改性后樣品的吸附特性和效果。