阳离子交换容量与钻井性能

㈠ 阳离子交换

1.阳离子交换

按质量作用定律，阳离子交换反应可以表示为

水文地球化学基础

式中：K_A—B为阳离子交换平衡常数；A和B为水中的离子；AX和BX为吸附在固体颗粒表面的离子；方括号指活度。

在海水入侵过程中，准确模拟阳离子交换作用是预测阳离子在含水层中运移的前提条件。按照质量作用定律可以用一个平衡常数把离子交换作为一种反应来描述。例如Na⁺、Ca²⁺的交换：

水文地球化学基础

平衡常数为：

水文地球化学基础

式（3—115）表明，交换反应是等当量的，是个可逆过程；两个Na⁺交换一个Ca²⁺。如果水中的Na⁺与吸附在固体颗粒表面的Ca²⁺（即CaX）交换，则反应向右进行；反之，则向左进行。如果反应向右进行，Ca²⁺是解吸过程，而Na⁺是吸附过程。所以，阳离子交换实际上是一个吸附—解吸过程。Na⁺、Ca²⁺的交换是一种最广泛的阳离子交换。当海水入侵淡水含水层时，由于海水中Na⁺远高于淡水，而且淡水含水层颗粒表面可交换的阳离子主要是Ca²⁺，因此产生Na⁺、Ca²⁺之间的离子交换，Na⁺被吸附而Ca²⁺被解吸，方程（3—115）向右进行；当淡水渗入海相地层时，则Na⁺被解吸而Ca²⁺被吸附，反应向左进行。

2.质量作用方程

描述离子交换反应的方程式有多种，通常主要是通过对实验数据的最佳拟合来决定选择哪一种方程式，众多的研究者很难达成一致（Gaines et al.，1953；Vanselow，1932；Gapon，1933；Appelo et al.，1993；Grolimund et al.，1995；Vulava et al.，2000），因为目前并没有一个统一的理论来计算吸附剂上的离子活度，而前面提到的迪拜—休克尔方程、戴维斯方程都是适用于水溶液中的离子活度计算。

交换性阳离子活度有时用摩尔分数来计算，但更为常用的是当量分数作为交换位的数量分数或者作为交换性阳离子的数量分数。在一种理想的标准状态下，交换剂只被一种离子完全占据，交换离子的活度等于1。对于等价交换使用哪一种方程式没有区别，但是对于非等价交换影响十分显著（Grolimund et al.，1995；Vulava et al.，2000）。所有的模型都有相同的函数形式：

水文地球化学基础

即为交换位浓度（单位质量吸附剂的摩尔数）与无单位函数

（

，

）和

（

，

）的乘积。这些函数依赖于溶液中阳离子的活度。

海水入侵过程中的交换反应主要为Na⁺与Ca²⁺之间的交换，通常写作：

水文地球化学基础

X为—1价的表面交换位，交换位X的总浓度为

水文地球化学基础

式中：S指每单位质量固体的总交换位浓度，mol/g。这种情况下S的量等于阳离子交换容量（只要单位换算统一即可）。

水文地球化学基础

式（3—120）的书写方式符合Gaines—Thomas方程式，Gaines（盖恩斯）和Thomas（托马斯）（1995）最先给出交换性阳离子热动力学标准态的严格定义。它使用交换性阳离子的当量分数作为吸附离子的活度。若式（3—120）使用摩尔分数，则遵守Vanselow（1932）公式。

如果假定吸附阳离子的活度和被离子占据的交换位的数目成正比，反应式（3—115）则可写成

水文地球化学基础

式（3—122）符合Gapon（加蓬）方程式。在Gapon方程式中，摩尔分数和当量分数是一样的，都是电荷为—1的单一交换位。

还有一种交换形式为：

水文地球化学基础

Y指交换位的电荷为—2，这种反应式同样是交换反应的一种有效热力学描述。它假定交换位Y的总浓度为

水文地球化学基础

S则为阳离子交换容量的二分之一。Cernik（采尔尼克）等根据当量分数利用反应式（3—123），将交换系数表示为：

水文地球化学基础

3.质量作用方程拟合

利用Gaines—Thomas（GT）方程式、Vanselow（VS）方程式和Gapon（GP）方程式对在砂样中进行的试验所获得的数据进行拟合，根据拟合结果作出 Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺吸附等温线（刘茜，2007），如图3—4～图3—7所示。

图3—4 Na⁺吸附等温线和拟合数据

由吸附等温线可以看出，砂样对Na⁺、Mg²⁺、K⁺的吸附量均随着溶液中离子浓度的增加而逐渐增加，而Ca²⁺发生解吸。图3—4中，砂样对Na⁺的吸附量随溶液中离子浓度的增加而缓慢增加。图3—5中，在Ca²⁺浓度较低时，解吸量迅速增大，当Ca²⁺浓度较高时，随浓度增加解吸量增加缓慢，逐渐趋于平稳状态。

图3—6中Mg²⁺浓度较低时，吸附量增加较慢，在较高浓度时增加较快，但并没有出现Ca²⁺的解吸等温线中的平稳状态，依然为直线型，且直线的斜率大于低浓度状态时的斜率，说明Na⁺、Mg²⁺的吸附速率在低浓度（海水含量为20%左右）时较小，在高浓度时，吸附速率变大；Ca²⁺的解吸在高浓度时基本达到平衡，而Na⁺、Mg²⁺还有增长趋势，也较好证明了试验所用砂样的交换位主要为Ca²⁺所占据。图3—7中K⁺实测值的吸附等温线则没有出现Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺的规律，虽然整体上随着溶液离子浓度的增加，吸附量也是增长趋势，但并没有出现直线规律。究其原因，主要是阳离子交换吸附作用不大，主要是化学吸附，因为K⁺的水化膜较薄，所以有较强的结合力，K⁺被吸附后，大多被牢固吸附在黏土矿物晶格中。

图3—5 Ca²⁺吸附等温线和拟合数据

图3—6 Mg²⁺吸附等温线和拟合数据

图3—7 K⁺吸附等温式和拟合数据

由吸附等温线模拟图（图3—4～图3—7）及公式与试验数据拟合的相关系数（表3—17）看出，GT方程式拟合效果较好，能够很好地预测离子交换趋势。因此，在多组分离子交换模拟计算中采用Gaines—Thomas方程，为阳离子交换的定量研究提供了依据。

表3—17 GT、GP、VS方程式拟合的相关系数

所以根据Gaines—Thomas方程式（3—126）～式（3—131）计算离子交换系数（表3—18）。由于 9 种配比浓度的离子强度不同，所以各自的交换系数也有所差别。对比

、

、

可知3种离子的吸附亲和力顺序为Mg²⁺＞K⁺＞Na⁺。但是由于海水中Na⁺、Mg²⁺含量远远高于地下水，尤其是Na⁺的含量比地下水高出3个数量级，因此，海水入侵过程中以Ca²⁺、Na⁺交换为主，其次为Ca²⁺、Mg²⁺交换，交换量最少的为Ca²⁺、K⁺。

水文地球化学基础

表3—18 试验土样不同浓度下的交换系数

㈡ 膨润土的成分是什么有哪些用途每吨价格

膨润土

1 微波干法制备有机膨润土 CN03126543
本发明涉及有机膨润土的生产方法，首先把一定量的有机化物质溶于乙醇水溶液中，得到的反应液喷入膨润土粉中使其充分湿润，然后将湿物料均匀地铺成2～20mm的厚度，置于频率为900～3000MHz微波场中进行快速加热反应，反应完成后粉碎即可得到有机膨润土。
对一些要求高的场合，可用水洗涤以除去没有交换的多余反应物及反应产生的盐类，然后烘干、粉碎制备高质量的有机膨润土。与现有的技术相比，本发明优点是反应可在30～200秒内完成、乙醇溶剂的需要量只为传统工艺的5～10％，产品质量超过传统工艺水平；与现有的干法技术相比，产品质量大为提高。

2 微波协同有机膨润土处理有机废水方法 CN03116256
本发明公开了一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法。它是将粒径为40－200目有机膨润土与有机废水混合，其固－液质量比为1∶500－1∶5000，然后流入一个微波反应器中，施加200－5000W的微波功率辐照10s－30min进行脱色与净化处理，再进行固－液两相分离，废水得到净化处理后排放。本发明优点是：1）废水净化处理时间大大缩短；2）污染物去除效率提高。如对酸性大红染料废水的处理，经微波辐照处理一定时间后，CPC有机膨润土的脱色率可达99％以上，而常规吸附处理的去除率仅60％左右；3）操作工艺简便。使用微波辐照处理，不需搅拌，可简化操作工艺，扩大有机膨润土的应用前景。

3 微波合成有机膨润土的方法 CN03116258
本发明微波合成有机膨润土的方法。它是将表面活性剂按膨润土原土的阳离子交换容量的20－200％CEC溶于水中，其质量固液比范围在1∶5－1∶500，加入经干燥、过筛的膨润土原土，放入100－5000W微波功率的微波反应器，辐照10s－30min，过滤，洗去游离的表面活性剂，微波干燥，于60－120℃下烘干，烘干时间为30min－24hr，研磨、过筛，得到有机膨润土。本发明优点是：1）微波合成有机膨润土，可大大缩短合成处理时间；2）合成工艺简化，能耗大幅降低；3）滤液循环利用，不产生含表面活性剂的污水；4）获得的有机膨润土产品质量稳定、外观均一、成本较低，吸附性能优良，去除有机污染物效果好，经济高效；5）特别适合于采用阳离子型表面活性剂对钠基、钙基膨润土或酸性白土进行有机化改性。

4 铝造渣球及其制造方法 CN03111326
本发明属于冶金行业炼钢厂冶炼钢水过程中加入的一种脱氧造渣球，它是由下列原料组成：铝粉30～34％、碳化硅粉5～15％、石灰石粉30～34％、活性氧化钙8～12％、膨润土4～4.5％、黄糊精3～5％、防暴纤维3～5％。本发明是按下列步骤完成的：（1）预混粉：将活性氧化钙、膨润土、黄糊精送入混炼机干混，时间为5min进行搅拌达到充分混合出料；（2）总混：铝粉、碳化硅粉、石灰石粉、预混粉送入混炼机，时间为10min出料，送入成球机，加适量水进行造粒成球，送入干燥窑内干燥，制成铝造渣球。本发明替代纯铝在脱氧造渣的同时提高钢的纯净度，解决连铸中包絮流问题，达到连续浇钢，使连铸操作稳定，提高铸坯质量，经济效益显著。

5 一种膨润土防水材料及其制造方法与专用生产设备 CN02159691
本发明公开了一种膨润土防水材料及其制造方法与专用生产设备，其目的是提供一种可减少工艺步骤，提高铺装效率的膨润土防水材料及其制造方法与专用生产设备。采用技术方案为：一种膨润土防水材料，内设有波浪形底布，底布两侧的波谷内80－90％的容积为膨润土粉料，两侧的波峰上压合有面布。其制造方法是将两侧的面布锁边成装有膨润土粉料的波形单面平板，再通过对板方式或翻板方式成型合压为双面平板；其设备包括波浪形与平板形成型装置，底布压辊，底布卷，自动送料装置、涂胶装置、带动面布卷的压辊、锁边机、包边机及收卷装置组成。其设备结构简单，易于安装，其方法合理、易操作，加工的防水板材实用，工程造价低，适用领域广。

6 超细水质改良粉及其制备方法 CN02157275
超细水质改良粉及其制备方法。将非金属矿石方解石、沸石、凹凸棒土、膨润土和铝钒土等按一定的配比送入煅烧炉中煅烧。再从煅烧后的矿石中选出精矿进行破碎、研磨，使其细度达600目以上。在上述超细粉中加入少量非金属矿物复合剂进行复合并进行充分搅拌混和，再将混和粉体进行碳化及计量包装，就制成了本发明的改良粉。本方法制备的改良粉不含任何化学物质，所以无毒、无害。对化工污水、生活污水及江河湖井塘水处理后的水都能达到国家1、2级水标准或能被再生利用。水净化后的沉淀物能被再次利用或作饲料、肥料使用。用本改良粉对水进行净化处理成本低、效益高。

7 塑料用超细填充材料及其应用 CN01145105
本发明涉及一种塑料用超细填充材料及该超细填充材料在塑料中的应用。为提供一种微生物可降解，加工性能好的新型塑料填充材料，其是下述原料经超细粉碎后的混合物：普通淀粉、玉米粉、植物纤维、碳酸钙、滑石粉、膨润土。因此，本发明塑料用超细填充材料由于原料品种筛选得当并粉碎成超细粉末，既能充分利用我国过剩的农产品资源，又使该填料产品具备方便塑料加工的流动性和润滑性的特性。另外，采用该填充材料的塑料制品在自然条件下可被微生物分解为对自然环境无害的物质，并且采用该填充材料的塑料制品分解后在土壤中可直接转化为对植物有益的土壤有机质。

8 抗高温水包油钻井液 CN1362463
本发明涉及石油钻井领域所用的抗高温水包油钻井液。解决了是在钻井过程中抗高温差且密度大的问题。其特征在于：各成分及配比按重量份如下：1～2份膨润土、4～6份抗高温能力强的乳化剂\55～30份柴油、2～4份阳离子型稳定剂及2～3份高效的纤维素类降失水剂混于30～55份水中。具有在高温时不会使油水分层的特点，抗高温可达160℃，钻井液性能稳定，且该钻井液最低密度为0．9g／cm3，使得液柱压力小，与地层间的压差小，对保护油层有利，能够满足地层压力系数1．0左右的储层实施欠平衡钻井的要求，失水大大减少（失水小于2ml）。

9 塑料用超细填充材料及其应用 CN1357564
本发明涉及一种塑料用超细填充材料及该超细填充材料在塑料中的应用。为提供一种微生物可降解，加工性能好的新型塑料填充材料，其是下述原料经超细粉碎后的混合物：普通淀粉、玉米粉、植物纤维、碳酸钙、滑石粉、膨润土。因此，本发明塑料用超细填充材料由于原料品种筛选得当并粉碎成超细粉末，既能充分利用我国过剩的农产品资源，又使该填料产品具备方便塑料加工的流动性和润滑性的特性。另外，采用该填充材料的塑料制品在自然条件下可被微生物分解为对自然环境无害的物质，并且采用该填充材料的塑料制品分解后在土壤中可直接转化为对植物有益的土壤有机质。

10 纳米二氧化钛柱撑膨润土及其制备方法 CN1341484
纳米TiO2柱撑膨润土及其制备方法。纳米TiO2柱撑膨润土是一种以粒径为1nm以下的二氧化钛柱撑物嵌于膨润土层间通道的新型物质。其制备方法是：取摩尔比为（5－18）∶1∶1.6的无水乙醇、钛酸丁酯及浓度为1M的硝酸；将钛酸丁酯加到无水乙醇中并搅拌使之成淡黄色溶液（A）；将（A）滴加到硝酸中并搅拌成透明的溶液，再用强碱调节，使之pH达1－2.5，同时又充分搅拌生成透明溶液（B）；取用其量为钛酸丁酯摩尔数的（5－15）倍的膨润土并用水浸润且加到溶液（B）中，进行1小时以上的搅拌；再固液分离、水洗直至其上清液的pH值为6－7；然后在不高于80℃下烘干、碾细；最后在400－700℃的温度下煅烧2－5小时并冷却、碾成粉末。它是一种高效催化降解有机污染物的光催化剂。

11 天然矿物除味剂 CN1328852
本发明涉及一种天然矿物除味剂，由沸石、麦饭石、海泡石、蛭石、膨润土组成，配比为沸石：48％，麦饭石18％，海泡石12％，蛭石7％，膨润土15％。该除味剂选择性好、吸附量大、速度快、效率高，能够快速吸附室内的各种有害气体及人和各种动物散发的异味、烟味，可抑制病菌、净化空气。生产过程中不排放三废，清洁生产。工艺简单，产品使用寿命长，可重复使用，不产生二次污染。

12 牛羊抗灾过冬育肥营养饲料 CN1326688
本发明是一种牛羊抗灾过冬育肥营养饲料，其配方为：油饼26～36％，草粉28～38％，玉米15～25％，麸皮5～15％，微量元素0.1～1％，食盐0.3～0.7％，膨润土1～7％，尿素0.5～1.5％，维生素0～1％，氨基酸0～0.2％，调味剂0～0.1％；所述微量元素的组成为：Cu（铜）10～20％，Fe（铁）15～20％，Mn（锰）8～15％，Zn（锌）10～15％，I（碘）2～6％，Se（硒）3～6％，Co（钴）15～22％，Mg（镁）8～15％，K（钾）1～8％。本发明采用先粉碎后配料、批次配料、批次混合的工艺加工混合而成。

13 长效多功能土壤添加剂 CN1311287
本发明涉及一种长效多功能土壤添加剂，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成，膨润土粉5－15份，沸石粉10－20份，超强吸水树脂35－50份，腐植酸钠10－20份，磷酸二氢钾5－15份。它具有长年免耕，旱涝保丰收，长年不用化肥稳产高产的多功能，同时可改良土壤，改造沙漠。 14 营养型沙漠、土壤添加剂 CN1343754
本发明涉及一种用于沙漠植树种草和干旱地区农作物种植有关的营养型沙漠、土壤添加剂。在沙漠和干旱土壤中植树种草以及农作物种植，不仅需要有机和无机营养素，而且特别需要有一定的水分。植物所需的各种营养素，大部分是通过植物的根系吸收溶解在土壤中的无机和有机成分而得到满足，而沙漠和土壤中保持一定的水分是保证植物营养成分运输和吸收的基本条件。本发明涉及将新颍的具有吸水性的粘土矿物膨润土和／或沸石用作沙漠、土壤添加剂，将这种沙漠、土壤添加剂添加到沙漠和土壤中能够起到吸水、贮水、固沙，并能缓慢释放所吸附的水分及其所携带的植物营养成分。

15 一种天然膨润土污水处理材料的制备方法 CN1356270
一种天然膨润土污水处理材料的制备方法，包括膨润土钠离子置换、溴化十六烷基三甲铵的吸附步骤，其特征在于天然膨润土钠离子置换之后，溴化十六烷基三甲铵的吸附之前增加如下步骤：用结晶氯化铝溶液和钠基膨润土按照1:2～4w／w的比例混合均匀后，振荡10～36小时，离心，干燥，研磨成粉；将12％～16％致孔剂加入到膨润土中制成颗粒状，马弗炉中450℃～600℃焙烧1～5小时。本发明所制备的膨润土污水处理能力得到很大提高，同时很容易与水分离。

16 轻体五防隔墙板 CN1280962
本发明系建筑材料更新换代的新型隔墙材料。以膨润土、粉煤灰、草木本纤维为主要原料生产的轻体五防隔墙板。体轻：90×600的隔墙板，面密度为50kg／m2；成本低：90×600隔墙板成本为23.00元／m2，100×900隔墙板为25.00元／m2。用玻璃纤维或9～11条尼龙复合绳作加强筋，使产品各项技术指标均达到国家标准。

17 建筑墙体及板材的膏状体高效节能保温绝热材料 CN1306063
本发明公开了一种建筑墙体用节能保温绝热材料。其组合物主要由岩棉、玻璃棉、漂珠、膨润土、珍珠岩、有机胶、无机胶、添加剂及适量水组分组成。本发明工艺简单，对人体无毒害，不仅可节约能源，而且还可根据气温的变化调节室内的温度。

18 有机膨润土的生产方法 CN1263132
本发明涉及有机膨润土生产方法技术领域。其为简化工艺、降低生产成本而研制的。该方法特征在于步骤依次为（1）选矿；（2）粉碎精选；（3）挤压法有机改性；（4）干燥粉碎；（5）成品包装。挤压改性中采用十二－十八烷基季胺盐为覆盖剂在螺旋挤压机上挤出。本发明具有简化工艺、降低成本、提高效率、有利环保优点，适宜在有机膨润土生产方法上推广应用。

19 洗用助剂4A沸石的生产工艺 CN1301808
一种4A沸石的生产工艺，它是将膨润土加硫酸处理，得到酸性白土，再将酸性白土加NaOH溶液碱处理，最后，加入铝酸钠溶液，满足Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=（2．5－4．5）:（1．8－2．2）:1:（100－240）之比，升温至85－100℃晶化即得4A沸石。本发明的优点是利用资源丰富的膨润土为原料，并且废液能回收铝酸钠和硫酸铵。

20 活性白土生产方法 CN124380
本发明涉及活性白土生产方法的技术领域，其为无酸性废水及减少一般废水而设计的，该发明生产方法特征在于步骤依次为：1选矿；2加入酸和水进行挤出法常温固相活化；3干燥，粉碎；4成品检测、包装；也可为：1选矿；2原土打浆、提纯并排放沙砾和水；3、加入酸和水，在80－100温度下活化10－30分钟，同时进行1000转／分以上高速搅拌；4、吸滤，滤液循环至打浆提纯步骤，滤渣至下一步；5干燥，粉碎；6成品检测、包装。它具有无污染、生产成本低、操作简单优点，适合推广应用。20治疗胃肠道疾病的药物CN1227744本发明是一种治疗胃肠道疾病的内服粉剂，其主要成分为凹凸棒石，取名凹凸宝，分单味和复合制剂两类（前者最适宜儿童服用）。凹凸棒石是一种与蒙脱石（膨润土）化学成分相近而晶体结构特殊，胶体性能和表面吸附作用突出的天然矿物类中药材。以凹凸棒石为主要成分的凹凸宝的疗效优于以蒙脱石为主要成分的同类药物。凹凸宝具有保护粘膜，吸附病菌和病毒及各种毒素，中和胃酸，涩肠止血，修复溃疡等作用，成本低，制备简便。

21 干粉瓷涂料 CN1229824
一种干粉瓷涂料，分为面料和底料；主要由重质碳酸钙、增光粉、母粉、瓷化钙、复合涂料胶粉组成，并以复合涂料胶粉取代了现有涂料中以聚乙烯醇或玉米淀粉、烧碱胶粉而作为胶联剂，增加了涂料的综合性能，从而降低了产品成本，延长了涂料的使用寿命。本发明为粉末涂料，其硬度高，耐擦洗，不龟裂，不脱落。防水、抗震动、阻燃烧、耐高低温，防红外线穿透，无毒、无气味、无污染，成本低，生产、储运、销售方便，施工时只需用冷水调制拌本品即可。且生产工艺简单，无三废，利润高。

22 球团矿复合粘结剂及其工艺方法 CN1229144
本发明涉及含有宏观增强剂含有粘土充填以成分为特征，是矿石的粘合；压团；制团；制粒用粘结剂初步对原材料的预处理，适用于炼铁原料高温氧化焙烧固结球团矿，其由钠质膨润土为基料、配入定量的有机粘结剂及少量的添加剂混合均匀，本发明降低了球团矿混合料的复合粘结剂配比，降低了球团矿的生产成本，提高了球团矿含铁品位和还原性，增强了球团矿的强度明显，适宜操作简便快捷，易于推广应用，具有成本低廉等优点。

23 膨润土乳化沥青防水涂料及其制作方法
本发明公开了一种 膨润土 乳化沥青防水涂料及其制作方法。该涂料包括100＃＋〔＃〕↑的沥青、水和 膨润土 ，其特征是：沥青、水和 膨润土 的重量比为100∶30∶（15－25）。该方法特征是：按配比将水加热到40℃－60℃时投入 膨润土 搅拌10－15分钟成乳化水，与此同时另将沥青加热到100℃然后投入到乳化水中，搅拌均匀后装桶包装即得成品。其优点是因沥青在组分中占绝对大的比重，故产成品的各项性能指标均好于现有技术。因制作时水和沥青的加温温度都比现有技术低很多，故可节约能源、缩短生产周期、降低生产成本，提高经济效益。该涂料为黑色油漆状物体，使用时打开包装直接刷涂即可。适用于建筑屋面防水，室内防潮，管道防腐，路面补缝等技术领域。

24 高温高压碱溶液活化 膨润土 生产P型洗涤用沸石的工艺方法
一种高温高压碱溶液活化 膨润土 生产P型洗涤用沸石的工艺方法步骤如下：将 膨润土 矿粉提纯并粉碎，（b）将提纯后的 膨润土 矿粉与氢氧化钠及水按物质的量比1∶1∶150～1∶3∶200配料，混合均匀后，在100℃～300℃的高压釜中反应1～6小时，即得到活化料液；（c）在活化后的料液中加入氢氧化铝，调整Al＃－〔2〕O＃－〔3〕∶SiO＃－〔2〕∶Na＃－〔2〕O∶H＃－〔2〕O：的摩尔比，在40℃～100℃的温度下老化2～8小时，即得到P型洗涤用沸石的原始料液；（d）向原始料液中投入0．5％～7％的晶种，在60℃～120℃的温度下晶化5～24小时，即得产品料液；（e）将产品料液进行固液分离，液相再送回到活化工序，固相经处理后，即得P型洗涤用沸石产品。该方法可以提高 膨润土 资源的利用率，降低耗能，降低生产成本，实现无污染连续生产。

25 微波干法制备钠基 膨润土
本发明涉及钠基 膨润土 的生产方法，首先把一定量的钠化物溶于乙醇水溶液中，得到的反应液喷入钙基 膨润土 粉中使其充分湿润，然后将湿物料均匀地铺成3～20mm的厚度，置于频率为900～3000MHz微波场中进行快速加热反应2～6分钟，反应完成后粉碎即可得到钠基 膨润土 。对一些要求高的场合，可用水洗涤以除去没有交换的多余反应物及反应产生的盐类，然后烘干、粉碎制备高质量的钠基 膨润土 。与现有的技术相比，本发明优点是反应可在2～6分钟内完成、产品质量超过传统工艺水平；对产品要求不很高的场合，可省去过滤、洗涤及干燥等过程，消除了废水污染，生产效率大为提高。

26 有机 膨润土 合成-废水处理一体化方法
本发明公开了一种有机 膨润土 合成－废水处理一体化方法。它的步骤为：1）将干燥、粉碎的20～100目 膨润土 原土和季铵盐阳离子表面活性剂直接投加到待处理有机废水中， 膨润土 原土用量与待处理有机废水量比例为1∶50～1∶5000；2）快速搅拌10～30分钟；3）反应产物在沉淀池停留10～60分钟，土－水固液分离，废水达标后排放。本方法省略了有机 膨润土 制备的整套工序，减少了 膨润土 合成设备投资和运行费用，节约能源和水资源，消除了有机 膨润土 制备和使用过程中表面活性剂的二次污染；废水处理流程简单，操作方便，缩短了废水处理时间，吸附去除有机污染物的效率优于传统方法制备的有机 膨润土 ，显著降低废水处理的成本，易于推广使用。

27 碱法活化膨润土生产P型洗涤用沸石的工艺方法
一种碱法活化 膨润土 生产P型洗涤用沸石的工艺方法，采用提纯－碱熔活化－水溶解－调模（调整SiO＃－〔2〕，Al＃－〔2〕O＃－〔3〕，Na＃－〔2〕O的摩尔比）－反应老化－晶化工艺生产P型洗涤用沸石。本发明工艺方法克服了目前酸法活化 膨润土 生产深加工产品工艺中硅铝的浸出速率和浸出率低、活化时间长、废酸液不好处理、工艺流程较复杂等缺点。具有原料廉价易得，工艺路线简单，可延展开发不同类型的硅铝产品，产品种类灵活，附加值高等特点，可广泛用于P型洗涤用沸石的生产中。

28 膨润土防水卷材生产方法
膨润土 防水卷材的生产方法涉及防水材料制造领域，是一种工业化生产的工艺方法。普通 膨润土 防水卷材的产品形式为，上下两层土工布中间夹 膨润土 粉或颗粒，经针压将三者复合到一起。双效 膨润土 防水卷材的产品形式为，土工用膜与普通 膨润土 防水卷材胶合或热压复合，制成具有 膨润土 和膜的双重防水结构卷材。 膨润土 防水卷材的产品典型规格一般为长、宽、厚分别为30米、6米、4．5毫米，可以根据具体的使用要求安排生产其它规格。主要生产工艺流程为土工布放卷、储布、布料、喷雾、针压复合、胶合（热压复合）、产品检查、收卷包装等（见附图），各工艺段可以实现集中控制和单独控制。

29 防污膨润土制备方法
膨润土 防水材料在我国应用刚刚开始，有相当数量的工程项目是在污水、苦咸水等非淡水环境中进行的，钠基 膨润土 是 膨润土 防水材料的主要原料，这就需要钠基 膨润土 应符合这方面的特殊使用要求。针对普通钠基 膨润土 应用在污水、苦咸水等非淡水环境中，水化能力降低，丧失防水防渗性能的特点，通过在普通钠基 膨润土 中加入高分子添加剂，改善钠基 膨润土 在非淡水环境中的性能，制成防污 膨润土 。防污 膨润土 的作用机理为利用高分子添加剂具有吸水保水耐盐能力强的特点，吸水后与钠基 膨润土 形成致密的隔膜结构，这种结构耐压、渗透率极低，可以满足防水防渗工程的需要，从而达到防水防渗的目的。

30 膨润土 －高分子复合材料制备方法
本发明属于农用矿物质的改性技术，将水溶性高分子物质加入到 膨润土 中，制备 膨润土 －高分子复合材料，该复合材料由于水溶性高分子物质的加入，使 膨润土 的主要成分蒙脱石层间距的增大，充分发挥其表面积大的作用，大大提高其吸水性能、制备过程中，采用凝胶－固相反应，反应在较少水分的情况下完成，减少干燥过程中的水分蒸发，节省能源，制备成本低，制备所得的产品比原农用矿物质其综合性能大大提高，利用应用推广。

31 颗粒 膨润土 的生产方法
本发明公开了一种颗粒 膨润土 的生产方法，其生产步骤为：选择白色 膨润土 烘干或者晒干，按重量份每份白色 膨润土 中加入0．02－0．05份的碳酸钠，放入雷蒙机中粉碎，粉碎成100－200目土粉，再加入0．03－0．06份的硅酸钠液体，加入0．3－0．6份水，搅拌均匀，用挤压对辊机压成饼，进入干燥机烘干，使水份≤10％，然后进行筛分，将0．8mm－4mm的颗粒包装即可。本发明是一种新的生产方法，并采用新的配方，用本发明生产的颗粒 膨润土 吸水性好，色泽纯白，强度硬，结块性能好，杂质少，灰份低，可以用做猫砂使用，也可用做防水、防渗材料。

32 干法生产有机 膨润土 的方法
一种干法生产有机 膨润土 的方法。主要适用将天然钙基 膨润土 通过人工改性成为高价值的有机 膨润土 。本发明的核心是将天然钙基 膨润土 加纯碱在混炼设备中，交换反应生成钠基 膨润土 ；然后加入活化剂，混匀、反应；再加入有机覆盖剂，充分加热、混合、反应，最后用螺旋挤压机挤出成条状物，挤出物经烘干、磨粉成有机 膨润土 粉末。它具有工艺简单，不需洗涤及脱水，生产效率高，成本低，便于大规模生产等优点。

33 有机相变物／ 膨润土 纳米复合相变储热建筑材料制备方法
本发明是有机相变物／ 膨润土 纳米复合相变储热建筑材料的制备方法，它的第一步是钠基 膨润土 的层间改性；第二步是有机相变储热材料嵌入到层间改性后的钠基 膨润土 中；第三步是相变储热建筑材料的制备：（1）储热式纤维石膏板的制备；（2）储热水泥的制备。本发明从根本上解决有机相变储热材料与建筑材料的相容性及稳定性问题，本发明产品成本低、无毒、种类较多、相变温度范围广、适用性强、导热性能好、储热密度高、不存在可燃性问题。

34 一种 膨润土 纸品粘合剂的制备方法
本发明涉及一种 膨润土 纸品粘合剂的制备方法，首先将 膨润土 加水后搅拌，并浸泡过的 膨润土 搅拌，滤去渣加入碳酸钠，备用；称取干淀粉，先加水，后搅拌并加入硫酸亚铁，再加入氧化剂和亚硫酸钠，搅拌，备用；最后将所得的淀粉胶和 膨润土 浆混合，搅拌并加热，再加入硼砂，搅拌后即为本发明的纸品粘合剂。本发明粘合剂，不仅原料易得，而且价格低廉，用以粘合纸品，纸箱的牢度和干燥速度都符合要求。

35 一种有机 膨润土 制备方法
本发明公开了一种有机 膨润土 制备方法。制备方法采用季胺盐作为改性剂，通过将 膨润土 的水相悬浮液与一季胺盐化合物和聚不饱和羧酸衍生物反应制作而成。采用本发明所取得的有机 膨润土 可应用于传统有机 膨润土 应用的所有领域。此外，还可减少使用工序，免制预凝胶而直接使用干粉，从而可减少研磨设备的添置和使用，节约高速研磨所需的能源、降低了生产成本。

36 接枝 膨润土 高吸水材料及其制造方法
接枝 膨润土 高吸水材料是有 膨润土 与乙烯基类单体A和B，用过硫酸盐与还原剂组成的引发体系及交联剂，经接枝共聚反应制成板状、粒状或粉状。具有工艺简单、吸水性强，可反复使用，无环境污染、成本低，分子结构与性能可调等特点，解决了 膨润土 与二元单体或多元单体进行接枝共聚，实现了产品吸水性、耐盐性、耐压性可控及工业化生产，适用于工业、农林、环保等领域吸液、储液、改善生态环境、改良土壤的理想天然高吸水材料。

37 一种用钙基 膨润土 生产钠基 膨润土 的方法
本发明属于 膨润土 的深加工技术。主要适用于将天然钙基 膨润土 通过人工“干法”改型为钠基 膨润土 。其核心是只用一台雷蒙磨一次性实现离子交换反应和除去杂质矿物两个目的，快速方便地生成钠基 膨润土 。完全实现了工厂连续化生产、工序短、成本低、经济价值高，优于目前国内外采用的生产方法。

38 改性 膨润土 及其应用
本发明公开了一种用于橡胶填料的改性 膨润土 。它是用R↓〔1〕N（R↓〔2〕）R↓〔3〕（其中R↓〔1〕是苯基或取代苯基，R↓〔2〕是H、C↓〔1〕～C↓〔5〕烷基，R↓〔3〕是H、NO、OH或NH↓〔2〕）作为改性剂，并采用有机硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂对 膨润土 进行干混改性所得到的。改性 膨润土 用于轮胎、胶板、胶管等橡胶制品的填料，可以明显提高橡胶与帘子线的粘接强度，改善橡胶制品的力学性能，降低橡胶制品的成本。

39 用 膨润土 制备无碳复写纸专用白土型显色剂的方法
用 膨润土 制备无碳复写纸专用白土型显色剂新工艺，属显色剂制备领域。它用 膨润土 作原料经酸处理，碱金属或碱土金属氢氧化物中和处理，Ca、Mg、Ba、Sr、Zn、Al的氧化物改性处理，表面活性剂改性处理，抗紫外线剂改性处理，抗氧化剂改性处理等工序，制成显色剂。该显色剂白度在85％以上，有良好触变性，浆液不沉淀，显色速度快，发色性能好。

40 水法精制钠基 膨润土 的方法及其产品
本发明公开了一种钠基 膨润土 的制备方法，包括挤轧、水选、水洗、钠化、脱水、干燥和粉碎。在水洗步骤中向 膨润土 的悬混液中

㈢ 阳离子交换树脂的交换容量

阳离子交换树脂有很多种型号，不同的树脂都有不同的交换容量。

离子交换树脂的交换容量有哪几种？

1、总交换容量：表示每meq/g(干树脂)或 meq/mL(湿树脂)能够进行交换的化学基团的总量，打个比方，比如总共有25毫升树脂，交换容量为 1 meq/mL的树脂，总交换容量就是25meq/mL。

2、工作交换容量：表示树脂在一定的条件下，能够进行交换的能力，主要与树脂的种类、温度、进水的流速、总交换容量等因素有关，根据树脂的使用环境、条件的不同，树脂的交换容量也会不同。

3、再生交换容量：再生交换容量指的是，树脂在吸附饱和，进行再生之后，树脂还能够有多少交换容量，再生交换容量除了和树脂本身的性能有关以外，主要就是和树脂再生时使用的再生剂有关，再生交换容量一般是总交换容量的70-80%。

离子交换树脂工作交换容量的测试方法：

1、阳树脂工作交换容量计算公式：Qa=(A+S)V/ VR

Qa：阳树脂的工作交换容量，单位为mol/m³

A：阳床平均进水碱度，单位为mmol/l

S: 阳床平均出水酸度，单位为mmol/l

V: 周期制水总量, 单位为m³

VR：床内树脂体积（逆流再生则不含压脂层体积），单位为m³

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㈣ 粘土矿物的性质

晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高岭石的阳离子交换容量最低,5～15毫克当量/100克；蒙脱石、蛭石的阳离子交换容量最高，100～150毫克当量/100克。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土－水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温(100～150℃)加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。如蒙脱石中可交换的钙或钠被有机离子取代后形成有机复合体，使层间距离增大，从原有亲水疏油转变为亲油疏水，利用这种复合体可以制备润滑脂、油漆防沉剂和石油化工产品的添加剂。其他如蛭石、高岭石、埃洛石等也能与有机质形成复合体。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。

㈤ 膨润土的特性.是什么吸水树脂都有什么啊最好能查到他们的用途还有价格.

工艺特性

阳离子交换性 在蒙脱石晶层中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理—化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na1+、K1+等可相互交换，而且H+、多核金属阳离子（如羟基铝十三聚体）、有机阳离子（如二甲基双十八烷基氯化铵）也可交换晶层间的阳离子。阳离子交换性是膨润土的重要工艺特性，利用这一特性，进行膨润土的改型，由钙基膨润土改型为钠基膨润土；制取活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。

测定膨润土矿阳离子交换容量和交换性阳离子，是判断膨润土矿质量和划分膨润土矿属型的主要依据。阳离子交换容量是指PH值为7的条件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子总量，单位为mmol/100g土。阳离子交换容量的英文名称为Cation Exchange Capacity，简称为CEC。膨润土的CEC值愈大表示其带负电量愈大，其水化、膨胀和分散能力愈强；反之，其水化、膨胀和分散能力愈差。

目前测定CEC的方法分为两大类：一类是定氮蒸镏法，另一类是氯化钡-硫酸法。

吸水性 膨润土能吸附8~15倍于本体积的水量，吸水后体积膨胀，体积能膨胀增大几倍到十几倍。以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。单位重量的膨润土所能吸附水的重量称为吸水率，以百分数表示。在初始阶段，它随时间的增长而增长，最后达到饱和。前十分钟的吸水量和二小时的吸水量的百分比称为吸水比。

膨润土的膨胀性能以膨胀容表示，膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容，以毫升/克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。

吸附脱色性 膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。以往是以脱色率和脱色力表征膨润土的吸附脱色能力，目前趋于以脱色力和比表面积来表征。

在相同的测试条件下，在脱色效果相同的情况下，标准土用样量与试样用样量之比，乘以标准土的脱色力值即为试样的脱色力。以下式表示：

T=T0�0�7W1/W2

式中T—试样的脱色力；

T0 –-标准土的脱色力；

W1—与试样消光量相等时的标准土重量（克）；

W2—试样重量（克）。

采用一定量的膨润土对煤油沥青溶液脱色，脱色前后溶液的消光值之差与脱色前溶液的消光值之比称为脱色率，以百分数表示。即：

A=（E0-E2）/E0�0�7100

式中A—脱色率（%）；

E0 –煤油沥青标准溶液的消光值；

E2—脱色后煤油沥青溶液的消光值。

1克固体所具有的总面积为比表面。测定固体比表面的常用方法有BET（Brunauer—Emmett—Teller三人）法、电子显微镜法和气相色谱法。

胶质价 膨润土在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，以胶质价表征这些性能。膨润土与水按比例混合后，加适量氧化镁，静置24小时后形成的凝胶层体积称为胶质价。以15克样形成的凝胶体体积的毫升数表示。胶质价是评价膨润土形成胶体体系及其稳定性的一种指标，是分散性、亲水性和膨润性的综合表现。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的胶质价高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，胶质价愈高。

粘结性和可塑性 膨润土和水、泥或砂等的掺合物有粘结性和可塑性，一般以湿态抗压强度（湿压强度）、热湿拉强度表示。湿压强度是评价膨润土的湿态粘结能力。将膨润土与标准砂（内蒙通辽县大林型砂厂产）和水按一定比例混碾，形成粘土膜将砂粒包裹，制成标准试样，测单位面积上所能承受的极限载荷，单位为kg/cm2。

将膨润土与标准砂和水按比例混碾后，制成标准试件，在试件一端加热，使之形成一定厚度的干砂层及其后的水分凝聚区，然后加载拉力负荷，测定试件在水分凝聚区的抗拉强度，为热湿拉强度，以kg/cm2表示。热湿拉强度是铸造工业评价膨润土质量的重要技术指标。

造浆性能 膨润土的主要用途之一是用作钻井液材料。衡量膨润土的造浆性能的主要指标之一是造浆率，即单位重量的膨润土可以配制成具有表观粘度为15mPa�6�1s的悬浮液体积数（单位为m3/t）。

2． 主要用途

由于膨润土具有上述工艺特性，使其作为粘结剂、吸附剂、催化剂、增稠剂、触变剂、脱色剂等广泛应用于冶金球团、铸造、钻井、化工、食品等24个领域100多个部门，见表2。但其主要消费领域是铸造型砂、铁矿球团、钻井泥浆，消费量约占世界总产量的75%。我国膨润土主要应用领域的消耗量为：铸造用膨润土90.41万吨（占73.5%），钻井泥浆8.61万吨（占7%），石油化工（包括脱色）用膨润土7.75万吨（占6.3%），铁矿球团用膨润土3.69万吨（占3%），轻工建材、农药和印染等10.1万吨（占8.2%）。

㈥ 　沸石（Zeolite）

一、概述

沸石是沸石族矿物的总称，包括含水的碱或碱土金属的铝硅酸盐矿物。沸石的化学组成十分复杂，因种类不同差异较大。沸石矿物的一般化学式为：A_m（Si,Al）_pO_2p·nH₂O，式中A主要为钠和钙，其次为钡、锶、钾和极少的镁、锰等。成分中（Mg、Ca、Sr、Ba、Na₂、K₂）:Al₂=1:1和O:（Si,Al）=2:1是恒定的。但不同的沸石，阳离子A及其含量不同，水分子多少各异，Al:Si比值从1:5到1:1变化。

目前，已发现40种天然沸石矿物，但只有方沸石、菱沸石、斜发沸石、毛沸石、浊沸石、丝光沸石、钙十字沸石等较为常见。我国已发现有斜发沸石、丝光沸石、碱菱沸石、钙十字沸石等10多种天然沸石，被大量利用的只有斜发沸石和丝光沸石。人工合成沸石已达数百种，几十种结构。但是目前已工业化的，具有经济意义的只有几种，其中产量最多的占人工合成沸石总量的99%的是4A沸石，其次是Y型和X型沸石。

沸石矿物的晶体具有架状结构。在架状骨干中存在着由[（Si,Al）O₄]四面体组成的环（如由四个四面体组成的“四元环”、六个四面体组成的“六元环”，以及“五元环”、“八元环”、“十二元环”等等）。环的孔径与一般分子大小相近（如四元环0.1nm、六元环0.22nm、八元环0.42nm、十二元环0.8～0.9nm）。不同的沸石矿物晶体中，环的元数不同，联结方式不同。因而，孔道的孔径、孔道方向、孔道贯通几度空间等各异。孔径越宽，可以容纳的物质的分子越大。六元环以下孔径太小，分子进不去，可用来进行离子交换。

形成环状的硅氧四面体再与另外的氧桥相互联接，便构成三维格架的孔穴（称笼或空腔）。在沸石晶体结构中许多形状整齐的多面体笼就是这样形成的。如立方体笼、α笼、β笼、六角柱笼等。

上述结构特征使沸石晶体结构存在孔道和空洞，被钠、钾、钙等阳离子和水分子－沸石水所占据。

当加热时沸石水将逐渐逸出。沸石失水后，孔穴形成的内表面积很大，1g纯沸石（A型分子筛）的总表面积达1100m²，即沸石被活化。失去沸石水后，可以吸附其他物质分子进入孔道。在这种情况下，直径比孔道小的分子能进入孔道，而直径比孔道大的分子则被拒之外，从而对分子起筛选作用。因此，被活化的沸石可作为离子筛或分子筛。沸石的选择性吸附、筛分性能，决定于沸石的孔径和被吸附分子的大小、结构、极性和化学键等。

在沸石晶体结构的孔穴中除沸石水外，还存在为了平衡晶格中负电荷而进入的金属阳离子（一般为K⁺、Na⁺），这些阳离子极易与水溶液中的阳离子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺等）发生交换作用。这种可逆的阳离子交换，不破坏晶体结构，但会改变晶体内的电场，从而可使沸石的吸附和催化性能发生很大变化。沸石的离子交换性能主要与沸石晶体结构中硅铝比的高低、孔穴的大小、阳离子的性质及所在的位置有关。部分沸石的物理性质见表3-3-1。

二、沸石的主要用途

沸石的独特内部结构和晶体化学性质，使其具有吸附分离、离子交换、催化裂化、耐酸耐热、耐辐射和密度小等特点，广泛地应用于建材工业、农业、轻工业、环保及国防等领域。

建材工业用作烧制人造轻骨料、水泥掺合料、轻质高强板材及轻质砖和轻质陶瓷制品、无机发泡剂，配制多孔混凝土，作固结材料，建筑石料。

农牧业制作农药载体、土壤改造剂、多元颗粒肥料；家畜（禽）饲料添加剂；水产养殖业中水质改良剂等。

工业助剂与添加剂制作肥皂助剂、牙膏磨擦剂，烧制低温青瓷的助熔剂，纸张充填剂，橡胶塑料，树脂，涂料的充填剂和用作洗涤剂的原料等。

离子交换除氟改良土壤，废水处理，除去或回收重金属离子，放射性废物的处理，海水提钾，海水淡化，硬水的软化，食品的防腐保鲜。

吸附分离干燥剂、吸附分离剂、分子筛（对气体、液体进行分离、净化和提纯）（包括对天然气、煤气、化工气体等）。

催化裂化石油的催化、裂化剂，用于分馏精制石油产品。

表3-3-1部分沸石的物理性质

三、沸石矿床的工业要求及资源分布

对于沸石矿石，主要以

、K⁺离子交换能力，确定沸石矿物在矿石中的含量。

边界品位：K⁺交换量≥10mg/g土，或

交换量≥100mL/100g土（相当沸石总量的40%土）；

最低工业品位：K⁺交换量≥13mg/g土，或

交换量≥130mL/100g土（相当于沸石总量的55%土）；

K⁺交换量＜13mg/g，但

交换量＞130mL/100g的矿石，另外圈出，单独计算储量，并应确定沸石矿物的种属；

K⁺交换量为10～13mg/g,NH⁴⁺交换量为100～130mL/100g土的矿石列为表外矿；

矿床最低可采厚度为2m，夹石剔除厚度大于或等于1m。

按用途评价沸石矿床的工业指标见表3-3-2。

表3-3-2我国沸石矿床评价的工业指标

目前世界上已有40多个国家发现了近3000个沸石矿床或矿点，绝大多数沸石矿床产于新生代，以第三纪分布最为集中。与火山岩共生，玻璃质火山岩为沸石的成矿母岩。

日本、原苏联和美国是沸石资源大国。此外，朝鲜、肯尼亚、阿根廷、新西兰、冰岛、意大利、匈牙利、保加利亚、英国和原西德等国家均发现了较大规模的沸石矿床。

表3-3-3我国部分地区沸石岩化学成分表

①用斯科菲尔德法测定。

我国沸石资源丰富，主要分布于中生代火山活动区，赋存于侏罗系、白垩系中。我国部分沸石矿的化学成分和吸附性能见表3-3-3和表3-3-4。

表3-3-4我国部分产地沸石岩的吸附性能

四、沸石矿石的提纯及深加工

由于天然沸石受到纯度及某些自然弱点的影响，还不能满足各领域应用上的要求。为了进一步提高其吸附、交换和催化性能，需要对沸石矿进行选矿提纯和深加工处理。

1.选矿提纯

沸石的选矿存在一定的困难，主要原因有两个：一是沸石矿物结晶粒度非常细小，一般为1～50μm；二是与沸石共生的矿物，如蒙脱石、绢云母、石英、玉髓、蛋白石、长石、绿泥石等与沸石在选矿性质方面差异较小，不易分选。常用的选矿方法有：①重选，如摇床及离心力场强化的重选设备；②浮选，能处理细粒度物料，利用浮选药剂调节矿物的可选性，是目前最为有效的一种选矿方法；③选择性絮凝分选法。

我国主要进行过沸石的浮选、絮凝、重选、磁选等方面的试验研究，已取得了一定进展，但仍处于探索性研究阶段，有待于进一步的研究，寻求更有效、更经济的方法及工艺。

世界上销售的沸石一般只是经过破碎、筛分后符合粒度要求的产品。

日本板谷沸石加工厂采用干法精选工艺（见图3-3-1），选除矿石中的蛋白石、石英、长石、有机物等杂质，以提高产品的纯度和白度。产品性能见表3-3-5，“SGW”细粉状产品主要用于造纸。

图3-3-1干式精选流程

日本高岛加工厂采用湿法精选流程，生产微细粉状的水洗产品，产品性能见表3-3-6。其中产品“Hi-Z”可作为造纸用粘土。

美国布伊沸石矿采用分级和浓缩以及摇床选别和干涉沉降工艺分选沸石，工艺流程见图3-3-2。

图3-3-2布伊沸石矿造矿流程

2.沸石矿的深加工

沸石矿的深加工就是经酸、碱浸渍，煅烧等方法处理，使其活化和改型，提高沸石的吸附能力和交换能力。使沸石活化的方法较多，下面介绍几种主要处理工艺。

表3-3-5干法处理沸石的性能

注：PB＝纸装；FB＝软包装；PEB＝聚乙烯包装。

（1）酸处理加工工艺将沸石原矿粉碎至5～80目，用浓度为4%～10%的盐酸或硫酸浸渍，酸浸是将沸石孔道中的杂质和可溶性物质清除出来，浸渍处理时间以10～20h为宜。酸处理后的沸石经用碳酸钠、苛性碱等中和后洗涤，再水煮沸30～60min。将煮沸后的沸石干燥，然后在350～580℃温度下焙烧。焙烧后的沸石被粉碎到所需要的粒度，即为活性沸石产品，其吸附性能达到或优于活性炭。

表3-3-6湿法处理沸石性能

（2）煅烧处理工艺将沸石原矿干燥破碎，排除破碎中产生的粉末。将破碎产品放在焙烧台上，通过热风缓缓升温，焙烧温度不超过500℃。在温度（焙烧）升到足够高时用水急骤冷却，然后干燥。经上述处理后，能使离子交换容量值和吸附能力缓慢提高，可作水质净化剂使用。

（3）P型沸石将3g10～20目的沸石矿放入NaOH浸液中，在（95±5）℃下加热70h，即获得P型沸石。NaOH浓度不宜过高，否则会破坏沸石结构。改型后的P型沸石对CdCl₂的吸附量明显增加。

图3-3-2布伊沸石矿选矿流程

（4）H型沸石将天然沸石用稀无机酸（HCl、H₂SO₄、HNO₃、HClO₄等）处理，使H⁺交换率至少在20%以上，成型后在90～110℃干燥，最后以350～600℃温度加热活化，即成H型沸石。H型沸石具有很高的吸附速度和阳离子交换容量。

（5）Na型沸石将沸石用过量的钠盐溶液（NaCl、Na₂SO₄、NaNO₃等）处理，使Na⁺交换率至少在75%以上，成型后在90～110℃干燥，最后在350～600℃温度下加热活化制成。Na型沸石对气体的吸附容量很大，甚至比合成的0.5nm分子筛的吸附量还大。

（6）NH₄型沸石将天然沸石用2M的NH₄Cl溶液处理，然后用2M的KCl溶液作洗涤剂，其阳离子交换容量可达145mN/100g。

此外还有将比表面积小、孔径小的斜发沸石改型为八面沸石，可应用于化工、炼油领域。改型工艺见图3-3-3。

图3-3-3八面沸石加工工艺流程

最佳改型条件为（每克矿样）：NaOH0.55g、NaCl0.60g、水3.00g、反应时间4h。改型前后的性能见表3-3-7。

表3-3-7沸石改型前后性能比较

五、我国沸石开发利用现状

我国沸石矿产资源开发利用研究仅有20年，在建材、轻工、农牧、环保等领域里的开发研究与应用已取得了一定成果。部分成果见表3-3-8。已开发的主要沸石矿床有：浙江缙云老虎头、天井山混合型沸石岩矿床；河北赤城独石口斜发沸石岩矿床、围场斜发沸石岩矿床；山东潍县涌泉庄丝光沸石、斜发沸石岩矿床、莱阳白藤口丝光沸石岩矿床、莱西斜发沸石、丝光沸石岩矿床；河南信阳上天梯斜发沸石岩矿床；黑龙江海林斜发沸石岩矿床；辽宁北票斜发沸石岩矿床；吉林九台银矿山混合型沸石岩矿床；内蒙古呼和浩特郊区陶卜齐丝光沸石岩矿床。

表3-3-8我国部分领域对沸石岩的质量要求

续表

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目前，天然沸石在工业应用中存在以下主要问题：一是质量问题，二是品种问题。质量问题主要是纯度不高，杂质较多，以及活化产品的质量达不到应用部门要求。品种问题是适合于不同应用部门要求的改型、改性系列化产品少。因而，一方面要加强选矿提纯工艺的研究，另一方面也要加强沸石改性、改型工艺条件的研究。

上天梯沸石矿是河南省最大的沸石矿，与膨润土、珍珠岩共生，为斜发沸石岩。目前主要是作水泥填料用。在除氟方面的研究已取得较好成果。沸石原矿经破碎活化后，提高了吸附氟离子的能力。原水含氟3～8.2mg/L，经沸石吸附后含氟降到1mg/L以下，符合饮用卫生标准。用过的沸石可再生反复使用，为氟病区人民带来了福音。针对河南省的实际情况，应加强氟石在环保、农药方面的开发研究。氟石矿的超细微粉在立交桥、高速公路上的应用已受到建设部门的高度重视。

六、人工合成4A沸石

天然沸石已被成功应用到工业、农业、环保等各个领域中，但是在一些工业部门，如洗涤业中的助洗剂，还是要用人工合成的4A沸石。因为天然沸石，无论是吸钙量，还是白度等指标均达不到要求。在催化剂领域中，至今仍然使用人工合成的沸石。

人工合成沸石已达数百种，几十种结构。但是目前已工业化的，具有经济意义的只有几种，其中产量最多的是4A沸石。4A沸石主要用于洗涤剂中，取代三聚磷酸钠（STPP）。4A沸石也是制取其他品种沸石的母体。

4A沸石的分子式为Na₉₆Al₉₆Si₉₆O₃₈₄·216H₂O，经简化为Na₁₂（Al₁₂Si₁₂O₄₈）·27H₂O的称为伪晶胞或假单元式，可再简化为Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O,Na₂O17%、Al₂O₃28%、SiO₂33%、H₂O22%。4A沸石的比表面积可达800m²/g，能吸附一定量的有机污垢。4A沸石对Ca²⁺有很强的交换能力，理论吸钙量以mg-CaCO₃/g（干）计，可达352mg/g，所以能软化硬水。4A沸石作助洗剂，除软化硬水外，有pH缓冲能力，提高了清除油污的效果。4A沸石除了具有上述的助洗剂功能外，还具有原料来源广，制取工艺简单，能耗低，价格低于三聚磷酸钠，生态学方面安全等优点，使之成为三聚磷酸钠最理想的代用品。

合成4A沸石的生产工艺根据原料不同而不同，主要有以下几种生产工艺。

1.氢氧化铝水热合成法

该工艺是以市售的氢氧化铝、氢氧化钠、硅酸钠为原料，直接进行水热合成制取沸石（图3-3-4）。该工艺是世界上普遍采用的生产工艺，世界上许多著名厂家都采用此工艺生产，如德国的Henk和Degussa公司、荷兰AK20-PQ公司、意大利的Mira公司、日本东洋曹达公司、西班牙的FMC公司、美国的P＆G公司等。此工艺的优点是生产流程简单，产品质量较高，流程灵活性大，可以根据市场需求生产多种型号沸石。缺点是成本高。

图3-3-4水热法合成沸石工艺流程

2.高岭土法

美国Ethyl公司利用高岭土生产4A沸石助剂。纯高岭土中的硅铝比值恰好与4A沸石相等。高岭土焙烧之后转变为活性较高的非晶质的偏高岭石，偏高岭石在热水碱性溶液中转换成4A沸石（图3-3-5）。

图3-3-5用高岭土合成4A沸石的流程图

这种方法的优点是工艺简单、成本低；缺点是缺少高质量的高岭土原料，难达到洗用沸石的要求，白度、粒度及钙交换量三项指标难满足用户的要求。

美国的U.C.C公司也采用高岭土法，只是在焙烧后加了一道氯化除杂工序。

3.三水铝石矿法

用三水铝石矿作原料生产4A沸石，工艺难度较大，成本较低。我国福建汇盈和耀隆洗涤助剂厂用此法生产4A沸石（图3-3-6）。

图3-3-6三水铝石矿法合成4A沸石工艺流程

河南省非金属矿产开发利用指南

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4.以一水硬铝石为原料的方法

以三水铝石矿为原料合成4A沸石，是在常压下经碱溶直接制得铝酸钠，生产成本低。但我国三水铝石矿少，仅在南方福建、海南、贵州等省有少量储量，所以三水铝石矿法受原料限制。我国铝土矿资源丰富，在铝土矿石中主要铝矿物是一水硬铝石，有的矿石含少量—水软铝石、高岭石等矿物。以铝土矿为原料生产4A沸石符合我国资源国情。

在合成4A沸石工艺中，首先要获得铝酸钠溶液，然后再与硅酸钠溶液混合，经胶化、晶化等反应过程，合成4A沸石。铝酸钠碱溶液是拜耳法以及所有其他碱法生产氧化铝的主要中间产物。用铝土矿生产氧化铝主要有两种方法，一是拜耳法（湿化学法），另一种是苏打石灰石烧结法。这两种方法的工艺过程中都有中间产品铝酸钠溶液，将铝酸钠溶液与硅酸钠溶液混合，经胶化、晶化、老化等过程合成4A沸石。如山东铝业公司就是在烧结法氧化铝生产系统中嫁接4A沸石生产线，生产出助洗剂4A沸石（图3-3-7）。

在合成沸石的工艺过程中，胶化、晶化、老化过程的有效控制，是合成合格产品的关键。经沉淀压滤后的铝酸钠清液和具有一定模数的液体硅酸钠按一定的配比注入合成罐内，调控反应物配比是产生4A沸石晶相纯度的关键。胶化反应形成的是非晶态、无定形的胶体粒子。在水热条件下，有如下反应：

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随着反应时间的延长，胶团解析出NaOH并形成微晶。

晶化反应生成4A沸石晶体，反应式为：

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图3-3-7以铝土矿为原料合成4A沸石工艺

4A沸石的晶体生长与浓度、温度、时间密切相关。晶化时间不够，晶化率下降，晶化不完全；晶化时间过长，会产生杂质相（如方钠石），同样会使4A沸石量相应减少。严格控制反应溶液的总碱度，保证合成的4A沸石晶体粒径小，≤4μm的≥90%，≤10μm的＞99%。

老化过程可提高4A沸石的结晶度，使之更稳定，4A沸石晶体的粒度分布更为合理，提高钙交换量和白度。

随着胶化（浆化）、晶化、老化过程的进行，完成了非晶态的水合铝硅酸钠向晶体的转化。要使合成的4A沸石的结晶度、白度高、粒度细且分布合理、钙交换量高，就必须严格控制合成反应的每一个过程的条件。

5.酸性粘土法

日本水泽公司（MIZUSAWA）利用酸性粘土生产洗用沸石，此法的优点是产品的粒度细，缺点是工艺复杂、成本较高。工艺流程见图3-3-8。

图3-3-8水泽公司的酸性粘土法工艺流程

关于助剂4A沸石的质量要求各厂家不尽相同，目前还没有统一的国际标准。一般是根据用户需求制定生产工艺，使产品质量满足用户要求。表3-3-9列出各厂家的质量标准。

表3-3-94A沸石助洗剂质量要求

①中华人民共和国行业标准，1993-07-01实施；②山东铝业公司企业标准，1993-06-01实施。

主要参考文献

[1]《非金属矿工业手册》编辑委员会，非金属矿工业手册（上、下册），冶金工业出版社，1992.12。

[2]《矿产资源综合利用手册》编辑委员会，矿产资源综合利用手册，科学出版社，2000。

[3]王濮等，系统矿物学（中册），地质出版社，1984.8。

[4]孙宝岐等，非金属矿深加工，冶金工业出版社，1995.2。

㈦ 阳离子交换能力大小顺序

阳离子交换能力大小顺序：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+≈NH4+＞Na+＞Li+。

离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是不同的，即有些离子易被离子交换树脂吸着，但吸着后要把它解吸下来就比较困难；反之，有些离子则难被离子交换树脂吸着，但易被解吸，这种性能称为离子交换树脂的选择性。这种选择性影响到离子交换树脂的交换和再生过程。

含义

如水中的K+会被岩土吸附，而置换岩土吸附的Na+到水中。但是当某种离子的相对浓度增大，则其交替吸附能力也随之增大，如海水入侵陆相沉积物（淡水含水层）时，水中的Na+将置换岩土吸附的部分Ca2+，形成富含Ca2+的地下水。

以上内容参考：网络-阳离子交换作用