膨潤土加工產品
何謂膨潤土?
膨潤土(Bentonite), CAS no. 1302-78-9, 又稱膨潤岩、斑脫岩或微晶高岭石 ,是以蒙脫石為主要成分的非金屬黏土礦物。 1988年在美國懷俄明州(State of Wyoming) Fort Benton附近發現一種呈黃綠色、質地柔軟、具吸水膨脹性的特殊黏土物質, 美國地質學家以其產地 Fort Benton 名稱將其命名為”Bentonite”, 此為其命名之由來。膨潤土的物理化學性能與其含有的蒙脫石種類和含量有關, 依礦物組成、層間結構及可交換離子種類等不同條件可將膨潤土粗分為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、鋁基膨潤土、鈣-鎂基膨潤土, 其中以鈉基膨潤土的物理化學特性最優良, 應用經濟價值最高, 但也是礦藏較少見的; 近年膨潤土加工產業已經陸續開發出很多的鈉化改型助劑, 可將鈣基型膨潤土改製成鈉基型膨潤土, 本公司所販售的產品就有很多是鈉化改型的膨潤土加工製品, 性能明顯較其他類型膨潤土優良許多。
蒙脫石簡介
蒙脫石(Montmorillonite)為鋁矽酸鹽礦物, CAS no. 1318-93-0, 化學式Al2O3 4SiO2 nH2O , 具有以下特性:
- 晶格置換性: 蒙脫石晶格存在異價類質同構( isomorphism )置換特性, 四面體中Si4+可被Al3+置換, 八面體中Si4+可被Fe2+、Zn2+等置換, 結果形成了一系列複雜的化學成分和層間負電荷, 置換前電荷基本上是平衡的, 置換後產生了電荷差, 使晶層具有吸附陽離子和極性分子的能力。
- 離子交換性: 為保持電價平衡, 蒙脫石晶層間存在K+、Na+、Ca2+等陽離子, 這些離子可發生同電性離子的等電量交換作用, 所以使得蒙脫石有離子交換作用; 幾種常見陽離子在濃度相同條件下, 交換能力順序為:Li+<Na+<K+<H+。
- 負電性(EN) : 蒙脫石的晶格置換使其形成了晶格靜電荷, 這種電荷不受介質的酸鹼度影響, 是造成蒙脫石負電性的主因。
- 吸水膨脹性、吸附性、高分散懸浮性 : 由於蒙脫石晶層間是由分子間力(intermolecular force)連接, 所以結構較鬆散, 在外力和水分子的作用下晶層間會產生相對運動而膨脹或剝離, 這也是膨潤土具有吸水膨脹性、吸附性的原因, 蒙脫石吸水性極強, 最大吸水量為其體積的8~15倍, 膨脹倍數依其所含有結構的不同, 可達數倍到數十倍不等; 由於蒙脫石晶胞在水溶液中都帶有相同的負電荷, 彼此互相排斥, 在溶液裡又很難凝聚成大顆粒, 所以蒙脫石是一種理想的懸浮助劑。
- 熱穩定性: 蒙脫石具有一定的熱穩定性, 在受熱情況下仍具有一定的陽離子交換性能和膨脹性能。在加熱至100°C時, CEC(離子交換容量)能達到90mmol/100g, 隨著溫度提升CEC逐步下降, 在390 °C左右喪失膨脹性能, CEC降至12mmol/100g。註: CEC是指在pH=7時, 蒙脫石吸附可交換陽離子的總量。
- 化學穩定性: 蒙脫石不溶於一般的酸, 氫氟酸(HF)是其唯一的溶劑, 在室溫下不與氧化劑、還原劑發生化學反應, 具有良好的化學穩定性。
- 無毒性: 對人、畜、植物無毒害及腐蝕作用, 對生物皮膚、神經系統、呼吸系統無影響, 所以可以用作醫藥載體、賦形劑及飼料添加劑。
膨潤土應用領域 – 土不土, 一土萬能!
隨著科技的迅速發展 、研究方法持續的提升完善, 兼且對膨潤土成分性質、效能的更深入了解, 膨潤土的應用越趨廣泛, 目前已應用於下列領域, 可說是貨真價實的萬能材料 :
- 冶金工業(黏合劑)
- 化學工業(催化劑、吸附劑、脫色純化劑)
- 鑽探工業(鑽井泥漿)
- 石油工業(石油、石蠟、潤滑油、柴油精煉劑)
- 鑄造工業(型砂黏結劑)
- 紡織業(充填、漂白劑、抗靜電塗層)
- 塗料工業(水性塗料增稠劑 、 消光劑 、 鈦白粉替代劑)
- 橡膠工業(充填劑、白碳黑替代劑)
- 化妝品工業(乳化穩定劑、增黏劑)
- 建築業(水泥磚瓦原料)
- 食品加工業(食用油脂精製、酒精、飲料澄清助濾劑)
- 飼料添加劑(毒素吸附劑、禽畜止瀉劑)
- 醫藥業(賦形劑、醫藥載體(輔料)、吸附劑)
- 農業(農藥載體、土壤改良劑)
- 環保業(工業廢水凝絮劑)
- 乾燥劑(電子材料、藥品、精密機械..等防潮乾燥劑)
膨潤土加工產業發展趨勢
目前膨潤土的主要研究方向為膨潤土純度提煉 、 人工改型蒙脫石 、人工合成低有序度蒙脫石、膨潤土的有機化和活化等, 隨著科技進步及市場需求增減等因素, 膨潤土加工產業日後更多元性的研究開發是可預期的。