蒙脫石

礦物名，也稱。膠嶺石、微晶高嶺石。是由火山凝結岩等火成岩在鹼性環境中蝕變而成的膨潤土的主要組成部分。

基本介紹

• 中文名：蒙脫石
• 外文名：montmorillonite
• 別稱：微晶高嶺石或膠嶺石
• 類別：矽鋁酸鹽
• 顏色：白色，有時微帶紅色或綠色
• 光澤：光澤暗淡
• 晶系：單斜晶系
• 解理：鱗片狀者｛001｝解理完全
• 硬度：2~2.5
• 晶體慣態：土狀隱晶質塊狀，電鏡下細小鱗片狀
• 礦物密度：2~2.7
• 蒙脫石CAS：1318-93-0

理化性質

蒙脫石(Montmorillonite)是由顆粒極細的含水鋁矽酸鹽構成的層狀礦物，名稱來源於首先發現的產地－－法國的Montmorillon。蒙脫石亞族屬於蒙皂石族(smectite)礦物之一(另一亞族是皂石saponite), 是重要的黏土礦物，一般為塊狀或土狀。分子式(Na,Ca)0.33(Al,Mg)₂[Si₄O₁₀](OH)₂·nH₂O，中間為鋁氧八面體，上下為矽氧四面體所組成的三層片狀結構的黏土礦物，在晶體構造層間含水及一些交換陽離子，有較高的離子交換容量，具有較高的吸水膨脹能力。蒙脫石晶體屬單斜晶系的含水層狀結構矽酸鹽礦物。

蒙脫石顆粒細小，約0.2～1微米，具膠體分散特性，通常都呈塊狀或土狀集合體產出。蒙脫石在電子顯微鏡下可見到片狀的晶體，顏色或白灰，或淺藍或淺紅色。當溫度達到100～200℃時，蒙脫石中的水分子會逐漸跑掉。失水後的蒙脫石還可以重新吸收水分子或其他極性分子。當它們吸收水分後還可以膨脹並超過原體積的幾倍。蒙脫石的用途多種多樣，人們將它的特性運用到化學反應中以產生吸附作用和淨化作用。它還可以作為造紙、橡膠、化妝品的填充劑，石油脫色和石油裂化催化劑的原料等，還可作為地質鑽探用泥漿，冶金用粘合劑及醫藥等等方面（主要製造蒙脫石散）。

蒙脫石的水含量因環境濕度而變化極大，其成分一般為（Na,Ca）0.33（Al,Mg）₂（Si₄O₁₀）（OH）₂·nH₂O。單斜晶系，晶體片狀或絮狀、毛氈狀。薄片中為負突起。平行消光，正延性。二軸負晶。是鹼性介質中形成的外生礦物，火山灰及凝灰岩的風化分解產物，是構成斑脫岩、膨潤土和漂白土的主要成分。通常為土狀塊體。白色，有時微帶紅色或綠色。光澤暗淡。硬度1。密度約為2。吸水性很強。吸水後其體積膨脹而增大幾倍至十幾倍，具很強的吸附力和陽離子交換性能。因含有此種礦物的黏土是一種高造漿率的優質配漿黏土，常用作石油工業鑽井液的降失水劑和增黏劑，也用於煉油、紡織、橡膠、陶瓷等工業。

Ex（H₂O）₄{（Al₂-x,Mgx）2[（Si,Al）₄O₁₀]（OH）₂}又稱微晶高嶺石。上式中E為層間可交換陽離子，主要為Na⁺、Ca²⁺，其次有K⁺、Li⁺等。x為E作為一價陽離子時單位化學式的層電荷數，一般在0.2～0.6之間。根據層間主要陽離子的種類，分為鈉蒙脫石、鈣蒙脫石等成分變種。在晶體化學式中，H₂O（結晶水或層間水等）一般都寫在式子的最後面，但在蒙脫石中，H₂O寫在前面，表示H₂O與可交換陽離子一起充填在層間域裡。E與H₂O以微弱的氫鍵相聯形成水化狀態，若E為一價離子，離子勢小，形成一層連續的水分子層；若E為二價陽離子，形成二層連續水分子。這表明水分子進入層間與層格架（單元層）沒有直接關係。水的含量與環境的濕度和溫度有關，可多達四層。

蒙脫石

白色，有時為淺灰、粉紅、淺綠色。鱗片狀者解理完全。硬度2～2.5。相對密度2～2.7。甚柔軟。有滑感。加水膨脹，體積能增加幾倍，並變成糊狀物。具有很強的吸附力及陽離子交換性能。熱分析：在80～250°C之間出現第一個吸熱谷，脫去層間水和吸附水。一般鈉蒙脫石脫水溫度較低，且為單吸熱谷，鈣蒙脫石脫水溫度較高，並出現複合谷。第二個吸熱谷出現於600～700°C之間，脫結構水。第三個吸熱谷在800～935°C，晶格完全破壞。其後，緊接著一放熱峰，有新相尖晶石和石英生成。

晶體結構

單斜晶系；C32h-C2/m；a0=0.523 nm,b0=0.906 nm,c0=0.96～2.05 nm之間變化。如鈣蒙脫石層間為一個、兩個、三個、四個水分子層時其c0值分別為0.96 nm、1.25 nm、1.55 nm、1.85 nm、2.05 nm；β近於90°。TOT型，二八面體型結構。

形態

蒙脫石主要由基性火成岩在鹼性環境中風化而成，也有的是海底沉積的火山灰分解後的產物。蒙脫石為膨潤土的主要成分。膨潤土在我國產地很多，如遼寧、黑龍江、吉林、河北、河南、浙江等地都有產出。我國具工業價值的蒙脫石礦床多產於中生代火山岩系中。

一般說蒙脫石外觀形態多是說膨潤土原礦，膨潤土原礦常呈土狀隱晶質塊狀，電鏡下為細小鱗片狀，一般說蒙脫石的微觀形態多是說蒙脫石的晶體結構。

紅外特徵

加水膨脹為其特徵。確切鑑定需結合X射線分析、熱分析、化學分析和紅外光譜分析技術等。

紅外光譜分析技術分析蒙脫石數據如下：

主要用途

利用其陽離子交換性能製成蒙脫石有機複合體，廣泛用於高溫潤脂、橡膠、塑膠、油漆；利用其吸附性能，用於食油精製脫色除毒、淨化石油、核廢料處理、污水處理；利用其粘結性可作鑄造型砂粘結劑等；利用其分散懸浮性用於鑽井泥漿。由於鈉蒙脫石的許多性能優於鈣蒙脫石，因而常利用蒙脫石的陽離子交換性能，進行改型處理，將鈣蒙脫石改造成鈉蒙脫石。蒙脫石在醫藥中套用廣泛，可以做醫藥載體，起控釋劑功效，在醫藥領域有成熟產品蒙脫石散，幾乎成為了蒙脫石的代名詞，起到止瀉功效。蒙脫石在畜類（豬，兔）養殖中有很好套用，尤其是仔、乳豬的黃白痢，小兔的拉稀，起到預防功效，鑒於蒙脫石的特性，還能作為最優秀的飼料脫霉劑的首選。蒙脫石作為飼料輔助添加劑，憑藉其自然性狀和複合功能，在國外已廣泛套用於家畜家禽的飼養。在美國，用蒙脫石作動物飼料占總消耗量的2.14%，在亞美尼亞已占5.47%，它不僅可補償動物養分，提高畜禽生產性能，而且可以調節動物體內CP流動，對預防消化道疾病有一定作用。

分析測定

原理

試樣用氯化銨煮沸改性，經水洗滌後，再加氯化鉀溶液作用，將交換的銨離子置換出來，然後加入甲醛，被置換出的銨離子和甲酸作用生成鹽酸，用標準氫氧化鈉溶液滴定，計算其吸銨量。

分析步驟

稱取1.000 g(準確至0. 001 g)試樣置於250 mL燒杯中，加入1.0 mol/L氧化銨溶液(4.1.7)50 mL和少許紙漿，在電熱板上煮沸並保溫30 min.取下，用慢速濾紙過濾，用煮沸的1.0 mol/L氯化銨溶液(4.1.7)洗滌,直至流出的溶液中無鈣、鎂離子為止(檢查方法，在小燒杯中加幾毫升氛-氯化銨緩衝溶液(4. 1. 10)和1滴酸性鉻藍K指示劑，承接一些濾液，如溶液不變紅色，說明已洗淨)。再改用溫水洗滌至無氯離子(硝酸銀溶液（4.1.11)檢查)，用水將漏斗尾部沖洗一下，防止少量氯化銨沾污.漏斗改用清潔的250 mL燒杯承接，分三次加入煮沸的1.0 mol/L氯化鉀溶液(4. 1.8)80 mL.待漏斗中溶液流完後，在燒杯中加入甲醛溶液(4.1. 9)15 mL，以酚酞為指示劑，用0. 1 mol/L氫氧化鈉標準溶液(4. 1.12)滴定至紅色·再在燒杯中接取一次1. 0 mol/L氯化鉀溶液(4.1.8)，如溶液紅色30s不褪色，表示終點已到，如紅色褪去，則應重複滴定至穩定的紅色為止·以三次滴定所消耗的氫氧化鈉標準溶液的總體積計算結果。