蛭石的離子交換吸附能力

A. 蛭石，保溫蛭石導熱系數一般是多少

水泥和膨脹蛭石、水泥應不低於325號，一般選用425號普通硅酸鹽水泥。水泥和膨脹蛭專石的體積比，一屬般為1:5為經濟合理。水泥縱橫與灰沙比一般1:1為宜。現場檢查方法:將拌好的水泥蛭石漿用手捏成團不散，並稍有水泥漿滴下時為合適。
蛭石是一種水合物，呈塊狀、片狀和粒狀，是黑雲母等天然礦物風化蝕變的產物。其層間水分子經高溫灼燒，體積增大18-25倍。富含氮、磷、鉀、鋁、鐵、鎂、硅酸鹽等成分。蛭石有較高的層電荷數，故具有較高的陽離子交換容量和較強的陽離子交換吸附能力。特點是：質輕，水肥吸附性能好，不腐爛，可使用3-5年（不象腐植土、椰子殼衣等容易腐爛）

B. 蛭石的介電性能

蛭石是一種天然、無機，無毒的礦物質，在高溫作用下會膨脹的礦物。它是一種比較少見的礦物，屬於硅酸鹽。其晶體結構為單斜晶系，從它的外形看很像雲母。蛭石是由一定的花崗岩水合時產生的。它一般與石棉同時產生。由於蛭石有離子交換的能力，它對土壤的營養有極大的作用。2000年世界的蛭石總產量超過50萬噸。最主要的出產國是中國、南非、澳大利亞、辛巴威和美國。

中文名
蛭石
外文名
Vermiculite
簡介
層狀硅酸鹽礦物，富含鎂和鐵
特性
高溫作用下會膨脹
屬於
硅酸鹽
岩棉板園藝珍珠岩珍珠岩高嶺土綉球花泥炭土蛭石和珍珠岩哪個好聖墟360網路珍珠岩顆粒綠沸石
基本信息
蛭石又叫蛭石粉，英文名為VERMICULITE，密度為2.4~2.7g/cm3;

CAS號:1318-00-9;

分子式:(Mg,Fe,Al) 3 [(Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 ].4H 2 O

性質與結構
蛭石(Vermiculite) (Mg,Ca)0.3-0.45(H2O)n{(Mg,Fe3 ,Al)3[(Si,Al)4O12](OH)2}

蛭石礦物的名稱來自拉丁文，帶有"蠕蟲狀"、"蟲跡形"的意思。 蛭石被突然加熱到200至300℃後會沿其晶體的c軸產生蠕蟲似的剝落，由此它也獲得了它的名字。蛭石是一種層狀結構的含鎂的水鋁硅酸鹽次生變質礦物，原礦外形似雲母，通常主要由黑(金)雲母經熱液蝕變作用或風化而成，因其受熱失水膨脹時呈撓曲狀，形態酷似水蛭，故稱蛭石。

蛭石是一種與蒙脫石相似的粘土礦物，為層狀結構的硅酸鹽。一般由黑雲母經熱液蝕變或風化形成。它有時以粗大的黑雲母樣子出現(這是蛭石的黑雲母假象)，有時則細微得成為土壤狀。把蛭石加熱到300℃時，它能膨脹20倍並發生彎曲。這時的蛭石有點像水蛭(俗稱螞蟥)，因此它有了這么一個名字。蛭石一般為褐、黃、暗綠色，有油一樣的光澤,加熱後變成灰色。蛭石可用作建築材料、吸附劑、防火絕緣材料、機械潤滑劑、土壤改良劑等等，用途廣泛。

蛭石的主要化學式為(Mg，Ca)0.7(Mg，Fe，Al)6.0[(Al，Si)8.0](OH4.8H2O)。常見化學式為 (Mg2.36Fe0.48Al0.16)(Si2.72Al1.28O10(OH)2)(Mg0.32(H2O)4.32)

蛭石可按階段性可以劃分為蛭石片和膨脹蛭石，按顏色分類可分為金黃色蛭石、銀
破窯洞范宇來過幾次，都並沒有停留太久。如今這里倒成了自己的落腳之處，他才有心思細看。
要說破還真是破，就是在山坡上挖出來這么個土洞，范宇在裡面站著都怕碰了頭。義母雖然眼盲窯洞又破，可打掃的還是很乾凈，處處都顯出整潔來。
「宇兒，你且歇著，為娘給你烙炊餅去。」義母雖然看不見，但是認了范宇當義子之後，象是得到了極大的滿足，這一路上臉上的笑容就沒斷過。
一回到窯洞，便張羅著給范宇准備吃喝的東西。
范宇自然不能讓義母李婆婆自己一個人忙活，他連忙道：「娘，你不用見外。我已經沒有了別的親人，您可就是我親娘一般。有什麼活兒，還是我來代勞吧。」
義母聽到范宇的話，不由得又觸動了傷心之事，又是悲傷又是歡喜。
頓著手中竹杖道：「好、好，那牆角的瓦罐里放著白面，你去取些來。籮里還有娘採摘的野菜，等下揉到炊餅里。」
答應一聲，范宇順手取了個瓦盆，去罐子里弄白面。以前時常來給義母送米面，他倒也熟悉。
結果打開一看，這瓦罐里的白面只有不到一碗的樣子。他全都倒出來，也只是一個盆底。
再揭開旁邊的一個罐子，裡面連一粒米也沒有，干凈的耗子都嫌棄。
看著義母正一臉笑容的等待，這下子范宇只能苦笑了。大宋可是挺富足的一個朝代，怎麼自己來到這里，先挨了一棍子不說，又連頓飽飯都混不上。
只得將盆底的面送到義母面前，范宇道：「娘，這面還不到一碗，怕是不夠吃。」

C. 蛭石粉的介紹

蛭石是來一種水合物，呈塊狀、源片狀和粒狀，是黑雲母等天然礦物風化蝕變的產物。其層間水分子經高溫灼燒，體積增大18-25倍。富含氮、磷、鉀、鋁、鐵、鎂、硅酸鹽等成分。蛭石有較高的層電荷數，故具有較高的陽離子交換容量和較強的陽離子交換吸附能力。特點是：質輕，水肥吸附性能好，不腐爛，可使用3-5年（不象腐植土、椰子殼衣等容易腐爛）。

D. 表面絡合吸附和離子交換吸附哪個能力大

表面吸附作用指的是在固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力，比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力（即范德華力）而產生吸附，稱為物理吸附；如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用，生成化學鍵引起吸附，稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的，而且隨著條件的變化可以相伴發生，但在一個系統中，可能某一種吸附是主要的。

E. 含蛭石晶層間層礦物的陽離子交換容量及酸浸研究

彭同江 劉福生 張寶述 孫紅娟

（西南科技大學礦物材料及應用研究所，四川綿陽 621010）

摘要 對采自新疆尉犁蛭石礦、河南靈寶-陝西潼關蛭石礦的工業蛭石礦物樣品進行了可交換性陽離子、交換容量和酸處理試驗研究。結果發現新疆尉犁蛭石礦金雲母-蛭石中的可交換性陽離子主要為Na^＋和Ca^2＋，其次有Mg^2＋和K^＋、Ba^2＋和Sr^2＋。而河南靈寶-陝西潼關蛭石礦工業蛭石樣品主要為Ca^2＋和Mg^2＋，其次為Na^＋、K^＋等。金雲母-蛭石和綠泥石-蛭石間層礦物的陽離子交換容量隨間層結構中蛭石晶層的含量增加而增大，一般在56.92～98.95 m mol/100 g之間，僅為蛭石最大陽離子交換容量的一半。金雲母-蛭石樣品陽離子交換容量大小與K₂O含量呈負相關關系，與（Na₂O＋CaO）含量呈正相關關系。層間可交換性陽離子的氧化物CaO和Na₂O的酸浸取率最高，層間不可交換性陽離子的氧化物 K₂O次之，八面體中陽離子的氧化物MgO、Fe₂O₃和Al₂O₃具有較高的酸浸取率，而四面體陽離子的氧化物SiO₂的酸浸取率最低；金雲母-蛭石間層礦物中蛭石晶層含量高的樣品酸浸取率高，金雲母-蛭石間層礦物的耐酸蝕性能不如金雲母。

關鍵詞 金雲母-蛭石；間層礦物；陽離子交換容量；酸浸取物；酸浸取率。

第一作者簡介：彭同江，男，1958年4月出生，博士，教授，礦物晶體化學專業。E-mail：[email protected]。

一、含蛭石晶層間層礦物的陽離子交換容量

（一）原理

根據工業蛭石樣品的化學成分研究，蛭石晶層中可交換性陽離子的種類主要有：K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、Ba^2＋、Sr^2＋等。用醋酸銨（NH₄Ac）作為淋洗劑，

離子可將工業蛭石中的可交換性陽離子交換出來：

中國非金屬礦業

相關系數為0.90。

圖1 金雲母-蛭石樣品陽離子交換容量（CEC） 隨K₂O 和Na₂O＋CaO 含量（質量分數） 的變化

可以看出，隨著K₂O含量的增加，樣品的陽離子交換容量減小；隨（Na₂O＋CaO）含量的增加，陽離子交換容量增加。從而表明，隨K₂O含量的增加，蛭石晶層的含量降低；隨（Na₂O＋CaO）含量的增加，蛭石晶層的含量增加。由此可以得出，在金雲母變化為金雲母-蛭石的過程中，溶液中富含Na^＋和Ca^2＋離子組分。

對於金雲母-蛭石樣品來說，我們發現其陽離子交換容量的大小與樣品的粉末X射線衍射譜特徵有一定關系。一般說來，陽離子交換容量小於75 m mol/100 g的樣品，其粉末X射線衍射圖上發現有較強的金雲母的衍射峰；高於95 m mol/100 g樣品，發現有蛭石的衍射峰。這進一步表明對樣品陽離子交換容量的貢獻主要來自於間層結構中蛭石晶層的含量。蛭石晶層的含量越高，間層礦物的陽離子交換容量越大。

二、酸浸實驗研究

（一）酸處理實驗與酸浸取物分析

酸處理試驗步驟與實驗方法如下：

1）將燒杯在100℃下烘乾1 h後稱重。

2）分別在燒杯中加0.5 g樣品。

3）將盛樣品的燒杯放在烘箱中在100℃下烘乾2 h。

4）從烘箱中取出燒杯在乾燥器中涼至室溫後稱重，計算出樣品除去吸附水後的質量。

5）將燒杯中分別加入0.5 mol/L，1.0 mol/L，1.5 mol/L，2.0 mol/L稀鹽酸30 mL，攪拌均勻後靜止作用12 h。

6）過濾、洗滌、定溶後用原子吸收光譜法測定濾液中K、Na、Mg、Si、Fe、Al的含量。

利用上述方法對所選的3個樣品進行了酸處理和酸浸取物的分析。測定結果轉換成氧化物百分含量後列入表2中。

表2 不同濃度的稀鹽酸對樣品不同氧化物的腐蝕量（w_B/%）

註：X為鹽酸溶液的濃度，單位mol/L。

（二）酸蝕量與酸浸取物的變化規律

由表2可以看出，在不同鹽酸濃度溶液的情況下金雲母樣品主要氧化物的酸蝕量都大大低於金雲母-蛭石樣品主要氧化物的酸蝕量，這表明金雲母的耐酸性能高於金雲母-蛭石間層礦物。

金雲母-蛭石間層礦物兩個樣品不同氧化物的酸浸取率大致相同。按氧化物的酸浸取率的大小可分為三種情形。

（1）處於蛭石晶層層間域中的水化陽離子

劉福生等（2002）給出的金雲母-蛭石間層礦物樣品的可交換性陽離子氧化物的含量（不考慮H₂O^＋）分別為，Wv-6a：CaO 0.612%，Na₂O 1.30%；Wv-16：CaO 0.394%，Na₂O 1.79%，考慮所含H₂O^＋後樣品的可交換性陽離子氧化物的含量分別為，Wv-6a：CaO 0.580%，Na₂O 1.231%；Wv-16：CaO 0.375%，Na₂O 1.702%，這些數值與表2中CaO和Na₂O的腐蝕量非常相近（其差別來源於對樣品進行不同的處理及分析的誤差）。由於水化陽離子與結構層間的結合最弱，故CaO和Na₂O的酸浸取率最高，其中CaO幾乎全部浸出，Na₂O的浸取率在82.27%～89.24%之間。

（2）在結構中以離子鍵相結合的陽離子

在結構中與陰離子呈離子鍵結合的陽離子主要有：K^＋、Mg^2＋、Fe^2＋、Al^3＋。相應氧化物酸浸取率分別為 K₂O 6.33%～13.80%，Al₂O₃3.67%～12.45%，Fe₂O₃4.44%～11.75%，MgO 3.44%～10.03%。離子鍵的結合力高於蛭石晶層層間水化陽離子與結構層之間的結合力，而又小於硅氧四面體內的共價鍵結合力，因此，以離子鍵結合的陽離子氧化物的酸浸取率低於層間水化陽離子氧化物，而又高於以共價鍵結合的陽離子氧化物。

（3）在結構中以共價鍵結合的陽離子

在結構中與陰離子呈共價鍵結合的陽離子只有Si^4＋，SiO₂的酸浸取率最低，為2.15%～3.02%。

蛭石晶層的水化陽離子最容易被酸淋濾出來，即使在低濃度的鹽酸溶液中，且它們的酸蝕量隨鹽酸濃度的增大變化很小；其次是處於金雲母晶層的層間K^＋離子。MgO、Fe₂O₃和Al₂O₃也具有較高的酸蝕量百分數，其中MgO、Al₂O₃的酸蝕量隨鹽酸濃度的增大而急劇增大，Fe₂O₃酸蝕量隨鹽酸濃度的增大而緩慢增大；SiO₂的酸蝕量最低，且酸蝕量隨鹽酸濃度的增大變化很小。

金雲母-蛭石樣品與金雲母樣品相比較，層間陽離子、八面體陽離子、四面體陽離子都具有較高的氧化物酸蝕量百分數。這表明金雲母-蛭石的結構穩定性較金雲母差，即使是金雲母-蛭石間層結構中的金雲母晶層也是如此。這一結果與熱分析所得出的結果（彭同江等，1995）是完全一致的。

（三）金雲母-蛭石間層礦物酸蝕機理

對於蛭石及含蛭石晶層的間層礦物酸蝕機理的研究不多。但對於蒙脫石酸活化機理研究已經很深入，並得出比較一致的結論。即當用酸處理蒙脫石時 蒙脫石層間的可交換性陽離子（如Ca^2＋、Mg^2＋、Na^＋、K^＋等）可被氫離子交換而溶出，同時隨之溶出的還有蒙脫石八面體結構中的鋁離子及羥基。因此，活化後的蒙脫石比表面積增大，形成多孔活性物質，使其吸附性及離子交換性進一步增強（張曉妹，2002）。下面結合前面的試驗與分析結果對金雲母-蛭石間層礦物酸蝕機理進行討論。

1.酸浸取反應機理

金雲母-蛭石間層礦物中蛭石晶層的結構和陽離子佔位與蒙脫石的大致相同，只是蛭石晶層八面體中的陽離子主要是Mg^2＋，而蒙脫石則主要是Al^3＋，而與蛭石晶層相間排列的還有金雲母晶層。因此，金雲母-蛭石間層礦物的酸蝕機理可以看成是蛭石晶層和金雲母晶層分別與酸進行作用。

蛭石晶層與鹽酸產生離子交換反應和酸腐蝕反應，後者導致結構的局部破壞。其中離子交換反應是氫離子將樣品中蛭石晶層的層間可交換陽離子如K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋等置換出來。

氫質蛭石晶層在酸的繼續作用下結構產生局部破壞，溶出八面體中的陽離子及羥基，硅氧四面體轉化為偏硅酸。

金雲母晶層與鹽酸產生酸腐蝕反應，產生局部結構被破壞，溶出層間陽離子、八面體中的陽離子及羥基，硅氧四面體轉化為偏硅酸。

上述反應可歸三類：H^＋離子與蛭石晶層層間可交換陽離子的交換反應；H^＋離子與結構中八面體片上的（OH）^-和四面體片中Si-OH上的（OH）^-中和形成H₂O的反應；陽離子從結構上解離形成鹽和偏硅酸的反應。

2.酸浸取規律的晶體化學分析

金雲母-蛭石間層礦物屬三八面體層狀硅酸鹽礦物。由金雲母的晶體結構特點可知，結構中陽離子與陰離子結合有兩種化學鍵，即離子鍵和共價鍵。其中，四面體陽離子（主要為 Si^4＋）與陰離子（氧）的化學鍵主要為共價鍵，因而在結構中的聯結力最強；八面體陽離子（主要為Mg^2＋）以離子鍵與陰離子（氧和羥基）結合，聯結力相對較強；層間陽離子位於層間域內與底面氧以弱離子鍵結合，聯結力較弱。金雲母-蛭石間層礦物結構中金雲母晶層的情形與金雲母相類似，蛭石晶層的八面體和四面體兩種位置的化學鍵特點與金雲母的情形也相類似。在金雲母-蛭石間層結構中聯結力相對最弱的位置是蛭石晶層層間水化陽離子的位置，由於水分子的存在，層間陽離子與結構層的聯結力比金雲母的更弱。

上述晶體化學特點決定了四面體陽離子Si^4＋的酸浸取率最小，八面體陽離子Mg^2＋、Al^3＋、Fe^2＋酸浸取率較大，層間可交換性陽離子Na^＋、Ca^2＋最大。

因此，金雲母-蛭石間層礦物樣品不同氧化物酸浸取率的大小取決於晶體結構的強度和陰陽離子之間的化學鍵強度的大小。

3.酸蝕作用歷程與結構破壞

根據酸蝕試驗和分析結果，結合金雲母-蛭石的晶體結構特點，得出金雲母-蛭石酸蝕作用和結構破壞的過程如下。

酸蝕過程中各種酸蝕反應首先沿礦物顆粒邊緣和結構缺陷部位進行。H^＋離子與層間可交換陽離子產生交換反應，形成氫質蛭石，交換出來的陽離子Na^＋、Ca^2＋、K^＋等形成鹽；H^＋離子與八面體中的（OH）^-作用，形成H₂O，其結果導致與（OH）^-呈配位關系的Mg^2＋和其他陽離子隨（OH）^-的解離而裸露於外表面並變得不穩定，從而脫離結構表面並進入溶液形成鹽；H^＋離子與四面體片邊緣的Si-O（或OH）作用，中和後形成H₂O，並使Si^4＋裸露，進一步使Si^4＋解離並形成偏硅酸配陰離子；伴隨著H^＋離子的這些反應，還會導致金雲母晶層邊緣的層間陽離子（主要為K^＋）從結構中解離出來；整個結構的破壞程度和酸蝕量隨H^＋濃度增大和反應時間的增長而增大。酸蝕反應主要發生在結構層的邊緣、層間域和結構缺陷部位。

X射線分析結果表明，金雲母-蛭石間層礦物具有較好的耐酸蝕性能，層間可交換性陽離子的氫交換反應和邊緣與缺陷部位離子的解離和浸取，沒有導致金雲母-蛭石間層結構的破壞。但結合酸浸取物和酸浸取殘留物的研究，金雲母-蛭石間層礦物的耐酸蝕性能不如金雲母。

三、結論

金雲母-蛭石間層礦物具有良好的陽離子交換性。因此，它可用於環保，吸附水中的重金屬離子或有機污染物，回收有用物質；在農業上用作儲水和儲肥載體，改良土壤等等。含蛭石晶層礦物結構中的Ca、Mg、K、Fe等元素在酸性條件下易被淋濾出來。因此，它可在農業上用作儲水和儲肥載體，同時又是長效肥料。一方面可為植物提供K、Mg、Ca、Si、Fe等有用元素；另一方面可以起到改良土壤的作用，即增加土壤的保水，保肥性能，降低土壤的密度，提高土壤的透氣性能等等。

酸浸取的結果導致金雲母-蛭石間層礦物中蛭石晶層的可交換性陽離子幾乎全部被淋濾交換出來，同時也在結構層邊緣和結構缺陷部位淋濾出其他組分。其結果導致金雲母-蛭石間層礦物比表面積增大，形成多孔活性物質，使其吸附性及離子交換性進一步增強（Suquet et al.，1991；Suquet et al.，1994）。因此，酸處理後的金雲母-蛭石間層礦物可用於環保方面作污水處理劑。

An Experimental Study on Cation Exchange Capacity and Acid Soaking of Vermiculite Containing Interstratified Minerals

Peng Tongjiang，Liu Fusheng，Zhang Baoshu，Sun Hongjuan

（The Research Institute of Mineral Materials and Their Application，Southwest University of Sciences and Technology，Mianyang Sichuan 621010，China）

Abstract：The changeable cations，the exchange capacity and acid erodibility of instrial vermiculite samples from Weli Mine，Xinjiang Autonomous Region，Lingbao Mine，Henan Province，and Tongguan Mine，Shanxi Province are studied.It is found that the changeable cations of phlogopite-vermiculite samples from Weli Mine are mainly Na^＋，Ca^2＋，and Mg^2＋，K^＋，Ba^2＋，Sr^2＋in the next place.The changeable cations of phlogopite vermiculite samples from Tongguan Mine are mainly Mg^2＋，Ca^2＋，and Na^＋，K^＋in the next place.The cation exchange capacity of phlogopite-vermiculite and chlorite-vermiculite increases with the increase of content of ver miculite crystal layer in interstratified structure.The cation exchange capacity is commonly between 56.92 m mol/100 g and 98.95 m mol/100 g，which is only a half of the maximal value of cation exchange capacity of vermiculite.The cation exchange capacity of phlogopite-vermiculite is negatively related to the content of K₂O and positively related to the content of Na₂O and CaO.The acid soak-out ratios of CaO and Na₂O are the highest and that of K₂O is lower slightly，the acid soak-out ratios of MgO，Fe₂O₃and Al₂O₃are relatively higher，but the acid soak-out ratios of SiO₂are the lowest.The acid corroding contents of the samples with more vermiculite layer are higher.The acid-resistant property of the phlogopite-vermiculite interstratified mineral is not as good as the phlogopite.

Key words：phlogopite-vermiculite，interstratified minerals，cation exchange capacity，acid soak-out-substances，acid soak-out-ratio.

F. 蛭石的結構與形態

單斜晶系；a0=0.535nm，b0=0.925nm，c0=n*1.45 nm，β=97。07'；Z=2。這是常見的以Mg為主要層間陽離子的三八面體型蛭石的晶格常數。二八面體型蛭石的晶格常數稍有不同。晶體結構為2:1（TOT）型。四面體片中由Al代替Si而產生層電荷，導致層間充填可交換性陽離子和水分子。水分子以氫鍵與結構層表面的橋氧相聯，在水分子層內彼此又以弱的氫鍵相互連結。部分水分子圍繞層間陽離子形成配位八面體，形成水合絡離子[Mg(H2O)6]2 ，在結構中佔有固定的位置；部分水分子呈游離狀態。這種結構特點使蛭石具有很強的陽離子交換能力。在正常溫度和濕度下，Mg飽和蛭石的c0為1.436nm，層間具雙水分子層，但水分子層不完整。水飽和後c0增大至1.481nm，此時層間填充的是完整的水分子層。通過緩慢加熱使蛭石部分脫水後，其c0由1.436變為1.382nm。繼續脫水，雙層水分子將減為單層水分子，c0變為1.159nm。再繼續脫水，將變為完全脫水結構（c0=0.902nm）與含單層水分子結構（c0=1.159nm）相間排列的結構，其c0為2.06nm。完全脫水後則變為類似於滑石的結構，c0為0.902nm。
蛭石加熱至500℃脫水後，置於室溫下可再度吸水；但加熱至700℃後則不再吸水。
常依黑雲母或金雲母呈假象。多呈褐、黃褐、金黃、青銅色，有時帶綠色。光澤較雲母弱，油脂光澤或珍珠光澤。解理完全，薄片有撓性。硬度1~1.5。相對密度2.4~2.7。
偏光鏡下：多色性無色至淺褐色。二軸晶(-)，光軸角很小。Ng=1.545~1.585，Nm =1.540~1.580，Np=1.525~1.560。
膨脹性；陽離子交換性和吸附性；膨脹蛭石也具有良好的吸水性；隔音性；隔熱性和耐火性；耐凍性；膨脹蛭石的化學性質穩定。不溶於水。pH值7~8。無毒、無味，無副作用。

G. 蛭石的作用

蛭石的主復要用途：制
建築：輕質材料 輕質混凝土骨料(輕質牆粉料、輕質砂漿)
耐熱材料 壁面材料、防火板、防火砂漿、耐火磚
保溫、隔熱：吸聲材料、地下管道、溫室管道、保溫材料，室內和隧道內裝、公共場所的牆壁和天花板
冶金：鋼架包覆材、制鐵、鑄造除渣 高層建築鋼架的包覆材料、蛭石散料
農林：園藝方面，高爾夫球場草坪，種子保存劑、土壤調節劑、濕潤劑、植物生長劑、飼料添加劑
海洋捕魚業：釣鉺
其他方面：吸附劑、助濾劑、化學製品和化肥的活性載體、污水處理、海水油污吸附、香煙過濾嘴，炸葯密度調節劑。

蛭石是一種天然、無毒的礦物質，在高溫作用下會膨脹的礦物。它是一種比較少見的礦物，屬於硅酸鹽。其晶體結構為單斜晶系，從外形上它看上去像雲母。蛭石是一定的花崗岩水合時產生的。它一般與石棉同時產生。由於蛭石有離子交換的能力，它對土壤的營養有極大的作用。2000年世界的蛭石總產量超過50萬噸。最主要的出產國是中國、南非、澳大利亞、辛巴威和美國。

H. 工業蛭石用於處理含銨及重金屬陽離子廢水

彭同江 張寶述 劉福生 孫紅娟

（西南科技大學礦物材料及應用研究所，四川綿陽 621010）

項目來源於國家自然科學基金「含蛭石晶層礦物的間層結構及其多體性自組裝機理研究」（40102006）。

一、內容簡介

本研究使用的樣品采自新疆尉犁蛭石礦的工業蛭石。

（一）工業蛭石對銨的飽和吸附

工業蛭石樣品對銨飽和吸附的同時，釋放出了層間可交換陽離子，且所釋放出來的可交換陽離子的總數與銨離子吸附的總數一致。這表明樣品對銨的吸附幾乎全部是離子交換吸附。決定工業蛭石的銨飽和吸附量的主要因素是樣品結構中蛭石晶層的含量。

（二）工業蛭石對溶液中重金屬離子（Cu^2＋，Pb^2＋，Zn^2＋）的吸附

研究表明，工業蛭石對銨及重金屬離子具有較強的吸附能力，其吸附能力與結構中蛭石晶層的含量呈正相關關系。在低濃度下，對金屬離子Cu^2＋、Pb^2＋和Zn^2＋的吸附屬於離子交換吸附，在30～60 min內可以達到吸附平衡。溶液的pH值及溶液中離子的濃度對吸附量有很大的影響。在高濃度下，對重金屬離子的離子交換吸附達到飽和，並以物理吸附為主。

二、推廣應用

蛭石具有優良的陽離子交換性能和吸附性能，在農業、園藝、環保、建築等領域具有重要的用途。蛭石礦產是我國有較好資源遠景和潛在優勢的非金屬礦產之一。我國蛭石工業由於沒有足夠重視蛭石新產品、新用途的開發，目前我國蛭石的應用更多地局限於輕質保溫材料方面。在當前面臨與日俱增的保溫材料的激烈競爭的情況下，蛭石工業的發展受到了嚴重的影響。

在環保方面，工業污水的處理及其再利用已成為人類面臨的日益重要的課題。目前，國內外利用天然礦物岩石（包括蛭石）的離子交換吸附性能來處理重金屬離子廢水也開展了較多的工作，但大多處於實驗室研究階段。對於工業蛭石來說，產生吸附作用的主要原因是陽離子交換，而陽離子交換性是由工業蛭石中所含有的蛭石晶層及其性質所決定的。研究成果為蛭石在處理含銨及重金屬陽離子廢水中的應用提供了理論基礎。

三、鑒定、獲獎、專利情況

2001年獲四川省科技進步三等獎。

I. 為什麼離子水化半徑越小，吸附劑的離子交換能力越強

離子水化半徑一般是指被交換的離子，而不是吸附劑的離子。
所以對方強，才能更好地吸附過來，綁得更緊。
然後靠高濃度將其除去，循環利用。