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皂石
來源:互聯(lián)網(wǎng)

皂石(saponite),是滑石的塊狀變種石體,屬于2:1型層狀硅酸鹽,是三八面體蒙皂石,屬于蒙脫石族的黏土礦物,具有與蒙脫石一樣的物理性質(zhì),具有膨脹性,且比蒙脫石具有更高的耐高溫能力。玄武巖橄欖石斑晶蝕變形成的皂石具橄欖石假象,中間已被熔蝕,具溶蝕結(jié)構(gòu),皂石的干涉色可達(dá)Ⅱ級(jí)藍(lán)。

簡(jiǎn)介

皂石是屬于蒙皂石(smectite)類層狀硅酸鹽(phyllosilicate)礦物中的一種,屬于2:1(TOT)型結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,每層由二片硅土四面體夾一片鎂氧八面體構(gòu)成。四面體的頂端氧指向結(jié)構(gòu)層中央與八面體共用,由此將三片聯(lián)結(jié)在一起。自然界中的皂石八面體中心元素主要是鎂,部分含有鐵,但是在合成皂石的過程中,加入其它二價(jià)金屬元素也會(huì)進(jìn)入八面體BOBBIN結(jié)構(gòu)中,因而形成不同類型的皂石,如鋅、鈷、皂石等。硅氧四面體中部分Si常被Al置換,破壞了電荷平衡,產(chǎn)生電負(fù)性。層結(jié)構(gòu)上由此異價(jià)同晶置換而帶上永久負(fù)電荷,被稱為層電荷,層電荷由層間陽離子補(bǔ)償從而達(dá)到電荷平衡。

三八面體的鎂皂石( saponite)資源非常稀少,而且天然的皂石中雜質(zhì)含量高,提純困難,在很大程度上限制了其在各行業(yè)的應(yīng)用。但是可以通過人工合成方法得到純度高、化學(xué)性能穩(wěn)定以及不同結(jié)構(gòu)的皂石。

皂石是一種2∶1型三八面體結(jié)構(gòu)的層狀硅酸鹽礦物。它的結(jié)構(gòu)單元層是由兩層Si-O四面體片夾一層Mg-O(OH)八面體片構(gòu)成。其四面體片中存在Al3+→Si4+的置換,導(dǎo)致皂石片層帶有多余的負(fù)電荷,因此,其層間往往存在一定量的可交換陽離子(如Na+、ca(clo)2+等)以平衡皂石結(jié)構(gòu)層所帶的負(fù)電荷。皂石除了具有粒徑小、比表面積大、層間離子可交換等粘土礦物所共有的特性外,還具有高表面酸性、高熱穩(wěn)定性和強(qiáng)膠體性能,在化工、紡織、環(huán)境、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。與豐富的膨潤(rùn)土資源相比,我國能被開發(fā)利用的皂石礦物資源非常少,且天然產(chǎn)出的皂石雜質(zhì)含量較高,難以提純,在一定程度上影響了它在工業(yè)中的應(yīng)用。因此,皂石的人工合成一直受到國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。水熱合成法因其裝置相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)條件容易控制,并且可以簡(jiǎn)單模擬自然界礦物形成過程,因而比較適合用于皂石合成研究。而與均相水熱法相比,異相水熱反應(yīng)可以提供一個(gè)BOBBIN離子的適度過飽和環(huán)境,新相成核所需逾越的能壘較低,因而更有利于礦物成核和晶體生長(zhǎng)。另一方面,氧化鎂具有良好的反應(yīng)活性,常用作反應(yīng)起始物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)研究。

合成方法

水熱合成法

水熱合成法裝置相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)條件容易控制,且可以簡(jiǎn)單模擬自然界礦物形成過程,在皂石合成研究中備受關(guān)注。

皂石的水熱合成通常在壓力5~17 MPa、溫度423 K~723 K下進(jìn)行,合成時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)到幾天不等。Vogels R等用原料SiO2、Mg(NO3)2、 Mg(OH)2、NH4OH、 NH4F通過熱法合成皂石,在200 ℃,16h內(nèi)NH4+-Saponite被快速合成,較高的NH4+/Al3+比和元素的加入有利于皂石合成。 Kawi S等通過調(diào)節(jié)Mg/Ni比合成一系列皂石,得到的XRD譜圖與鎂皂石的譜圖類似,因此這一系列皂石具有相同的晶形結(jié)構(gòu),表明元素鎳已經(jīng)進(jìn)入皂石的八面體骨架中。

在皂石的合成過程中,水的用量對(duì)皂石的形貌、比表面積、熱穩(wěn)定性以及離子交換性等有重要影響。 Bisio C等研究了皂石合成過程中水的用量(H2O/Si = 20、30、50)對(duì)其物化性能的影響,透射電鏡(TEM)表明:H2O/Si比越大,得到的皂石片層越小,該結(jié)果與比表面積的測(cè)量結(jié)果一致,H2O/Si分別為20、30、50時(shí)對(duì)應(yīng)的比表面積分別為216 m2/g、260 m2/g、331 M2/g。

核磁分析表明水量的增加會(huì)導(dǎo)致鋁優(yōu)先進(jìn)入八面體BOBBIN中,在773 K時(shí) 保持穩(wěn)定且水的量對(duì)穩(wěn)定性沒有影響。表面酸性測(cè)試表明:對(duì)于H2O/Si為20和30合成的皂石,表面有較強(qiáng)的酸性位,而H2O/Si為50時(shí)合成的皂石表面酸性位較弱。

水用量的增加會(huì)導(dǎo)致片層和陽離子交換能力(CEC)減小,這是因?yàn)樗拿骟w中心鋁的取代量減少。近些年,黏土改性有機(jī)復(fù)合材料在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用,引起廣泛關(guān)注。 Bisio等通過一步法合成有機(jī)改性的皂石,且與一般離子交換改性的方法做比較,并對(duì)其物化性能進(jìn)行了分析。

一步法就是在初始反應(yīng)液中直接加入表面活性劑十六烷基三溴甲烷十六烷基三甲基溴化銨r)。分析發(fā)現(xiàn)CTABr的加入不會(huì)影響皂石的結(jié)構(gòu)和形貌,此外,熱重分析發(fā)現(xiàn)皂石的無機(jī)化合物片層起到穩(wěn)定和保護(hù)有機(jī)化合物的作用,從而提高熱穩(wěn)定性,CTA+在兩種改性皂石上的排列有不同的偏轉(zhuǎn)/反式,反式-己二烯二酸構(gòu)象比,這與皂石的表面電荷有關(guān),因?yàn)橐徊椒ê铣傻脑硎休^小的層電荷。

水熱法合成皂石,除了受一些常見因素如時(shí)間、溫度、p H等影響,還與鋁的占位和配位形式有直接的聯(lián)系。研究表明:在皂石的形成過程中,鋁離子和鎂離子分別優(yōu)先進(jìn)入四面體和八面體晶格。溫度是影響皂石合成的最主要因素,高于250 ℃有利于形成高結(jié)晶度的純相皂石;八面體離子對(duì)皂石的有序性有一定的影響,鎳皂石的有序度高于鎂皂石;硅鋁比和晶化時(shí)間對(duì)合成皂石的影響較小。

微波合成法

微波技術(shù)從上世紀(jì)80年代開始在許多領(lǐng)域被使用,如脫水、促進(jìn)有機(jī)和無機(jī)化合物反應(yīng)等。微波技術(shù)的特點(diǎn)有:減少合成時(shí)間、降低合成溫度和能量損耗,常被用于合成介孔材料。

多種反應(yīng)條件被探究,如晶化時(shí)間、起始p H、元素氟以及與傳統(tǒng)水熱方法對(duì)比等。在初始pH為7和加入元素氟的條件下,微波加熱皂石在6 h內(nèi)被快速合成,而與傳統(tǒng)水熱72 h合成的皂石相比,該方法合成的皂石具有相同的晶形結(jié)構(gòu)和較大的離子交換能力(65 meq/g),以及更多的鋁進(jìn)入四面體。

當(dāng)微波加熱的時(shí)間從6 h延長(zhǎng)到12 h,合成的皂石具有較好的晶形結(jié)構(gòu),無定形二氧化硅減少,離子交換能力下降。合成皂石可以調(diào)節(jié)其化學(xué)組成和性質(zhì),其中八面體和四面體中心的離子可以由不同的二價(jià)和三價(jià)離子取代,因而可以合成不同類型的皂石,作為催化劑或催化劑載體。 Trujillano R等通過微波加熱快速合成一系列不同離子取代的皂石作為催化劑,其中以二價(jià)離子Mg2+、Ni2+和Fe2+作為八面體中心離子,三價(jià)的Al3+和Fe3+取代四面體中的硅,F(xiàn)e-Al Saponite中含有氧化鐵方沸石等雜質(zhì),這些皂石對(duì)環(huán)辛烯的氧化具有較好的催化性能。

該課題組還對(duì)二價(jià)過度金屬離子作為八面體中心元素進(jìn)行了探究,實(shí)驗(yàn)表明Co2+、Zn2+和Cu2+可進(jìn)入八面體BOBBIN中, Fe3+進(jìn)入四面體中心的皂石被成功合成。但是Cu2+-Saponite必須要有Mg2+或者Ni2+共存的條件下才可以被合成。

微波合成在溫度為180 ℃時(shí)有利于晶形的形成,在一些情況下會(huì)有Na Cl、Zn Cl2等其他相的產(chǎn)生。微波合成有利于鋁優(yōu)先進(jìn)入四面體中,該結(jié)果與其具有較大的陽離子交換能力(0.87 meq/g)一致,同時(shí)比表面積最大。

減少水的用量和加入模板劑有利于提高四面體片層的有序度和減少無定形二氧化硅的產(chǎn)生,在紅外光譜上的表現(xiàn)為Si-O-Si吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)。聚合物的加入對(duì)于微波合成會(huì)促進(jìn)皂石層的堆疊而傳統(tǒng)水熱法則會(huì)導(dǎo)致無序度增加,在H2O/Si=50、125時(shí),加 入聚合物會(huì)導(dǎo)致皂石無序度增加,同時(shí)會(huì)減少四面體鋁的含量,在H2O/Si=250時(shí),鎂進(jìn)入皂石BOBBIN的量會(huì)減少并且會(huì)增加,無定形二氧化硅的量。加入聚合物會(huì)控制合成皂石的中孔徑大小,當(dāng)大分子的聚乙烯吡咯烷酮加入后,孔徑會(huì)明顯的增大。

除了聚合物分子量、水的用量、加熱方法對(duì)皂石結(jié)構(gòu)影響外,反應(yīng)液的初始p H,皂石在合成過程中和合成后加入模版劑也會(huì)對(duì)合成皂石的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

用堿緩沖溶液調(diào)節(jié)pH分別為8、13,加入的模版劑為工業(yè)味精結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)液pH為13,合成的皂石具有較好的層狀堆疊、較少的無定形二氧化硅,并且鋁優(yōu)先進(jìn)入四面體中,同時(shí)在加入表面活性劑時(shí)合成皂石的比表面最大(603 m2/g)、片層最小(4 nm)。皂石合成后加入表面活性劑會(huì)導(dǎo)致其片層剝離,并且在皂石合成過程中加入表面活性劑剝離效果比合成后加入的效果好。

與傳統(tǒng)的水熱合成比,微波合成是一種清潔、簡(jiǎn)單和更有效率的方法。

非水熱合成法

由于水熱和微波合成需要在昂貴的反應(yīng)釜中進(jìn)行,這就限制了皂石的合成,因此有必要尋找一種可替代的方法。

非水熱法也就是在常壓下合成皂石,是一種有前景的合成方法。非水熱合成的關(guān)鍵是需要加入尿素作為水解劑,通過尿素的分解來維持穩(wěn)定的pH和控制水解速率

通過非水熱法成功合成了Mg、Saponite,核磁研究發(fā)現(xiàn),鋁優(yōu)先進(jìn)入四面體,而且只有在Si(IV)/Al(III) ≥12時(shí),皂石才能夠被合成。 Zn-Saponite合成需要的時(shí)間為24h,Mg-Saponite的合成時(shí)間為36 h,研究發(fā)現(xiàn)合成皂石的孔結(jié)構(gòu)、宏觀性質(zhì)以及熱穩(wěn)定性與八面體中的元素有關(guān),Mg-Saponite有較大的比表面積為650 m2/g,973 K時(shí)保持穩(wěn)定。

鋰皂石簡(jiǎn)介

鋰皂石,是屬于蒙皂石族(Smecitte)的一種礦物,即一種層狀三八面體硅酸鹽類礦物,其凝膠性能優(yōu)越,在各種分散相中呈現(xiàn)出良好的觸變性、增稠性、懸浮性、化學(xué)穩(wěn)定性、交換性、吸附性、衛(wèi)生安全性等性能,被廣泛應(yīng)用于三十多個(gè)領(lǐng)域,具有極高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。但同時(shí)儲(chǔ)量有限,全球目前探明的鏗皂石礦產(chǎn)資源只有少量在我國的新疆地區(qū)和美國的漢克托地區(qū)。

而人工合成方法中,水熱法是目前合成鋰皂石的主要方法,但仍存在實(shí)際問題。同時(shí),鋰皂石應(yīng)用廣泛并且效果良好,在全球需求量越來越大。

鋰皂石的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

鋰皂石屬于2:1型結(jié)構(gòu)的可膨脹的含水層狀硅酸鹽,由上下兩層硅土四面體晶片中間夾一層鎂(鋁)氧八面體晶片構(gòu)成。鋰皂石的物理化學(xué)性質(zhì)反映了其形成時(shí)所必須的物理化學(xué)性質(zhì),也決定著鏗皂石在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)的工藝性能。其主要的物理化學(xué)性質(zhì)有:晶格置換,電負(fù)性,離子交換性和膨脹性。

鋰皂石的制備

目前世界上制備鋰皂石的方法主要有天然鋰皂石的提純、人工合成鋰皂石和天然鈣基蒙脫石鋰化改型三種。人工鋰鎂皂石的合成工藝方法主要有水熱法及微波法。其中,水熱合成工藝是當(dāng)前生產(chǎn)鋰鎂皂石的主要方法。但目前仍然存在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低等實(shí)際問題。

鋰皂石應(yīng)用

鋰皂石具有優(yōu)越的凝膠性能,因此在各種分散相中,鋰皂石能呈現(xiàn)出良好的觸變性、增稠性、懸浮性、化學(xué)穩(wěn)定性、交換性、吸附性、衛(wèi)生安全性等性能,所以鋰皂石可以被廣泛應(yīng)用于建材、食品、日用化工、醫(yī)藥、納米材料催化劑、等領(lǐng)域,具有極高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

鋰皂石用于催化作用

將人工合成的鏗皂石應(yīng)用于制備CdS的催化劑,試驗(yàn)以鋰皂石作為催化劑,Cd1C2和硫作為原料,在微波照射的條件下制備CdS納米材料。試驗(yàn)結(jié)果表明:使用鋰皂石作為試驗(yàn)的催化劑能夠使CdS納米顆粒保持良好的分散性,并且還能影響到硫化物顆粒晶體的生長(zhǎng)。用鋰皂石作為催化劑,比用其它粘土催化劑情況下制備的CdS吸收紫外線的效果更好,并且更容易和其他相結(jié)合。

鋰皂石用于藥物研究

ALEKSANDRADAKOVIds等針對(duì)鋰皂石對(duì)的吸附作用進(jìn)行了研究。試驗(yàn)以鋰皂石為原料,研究鋰皂石對(duì)黃鞠毒素的吸附量與pH值的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明:在一定范圍內(nèi),溶液的pH值越高,鏗皂石對(duì)的吸附量越大。GhanshyamV.oJhsi等人工合成的鏗皂石作為的緩釋制的載體進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:鏗皂石能達(dá)到抗瘧疾藥物奎寧(QUI)藥物緩釋的作用。鋰皂石還同時(shí)具有輸送量大的優(yōu)點(diǎn)。

理皂石用于日常化工

BARRYJ.R.MAYES以人工合成的鋰皂石作為牙膏的粘合劑,試驗(yàn)結(jié)果表明:用人工合成鋰皂石作為粘合劑比其它粘合劑在牙膏中的使用量可以降低0.3%,并且能明顯增加牙膏體系的觸變性,從而使牙膏在使用時(shí)更容易被擠出和分散,還能有效的減少香料的添加量。

國內(nèi)外學(xué)者在鋰皂石的制備和應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)做了大量研究工作。鋰皂石的制備方法主要有水熱合成、微波合成,這兩種方法都可以制備出較高純度鋰皂石。鋰皂石因其優(yōu)越性能被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,但鋰皂石制備與應(yīng)用目前仍存在很多實(shí)際問題,例如:產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低等。我們應(yīng)該在現(xiàn)有制備方法的基礎(chǔ)上,對(duì)試劑、溫度和壓力等進(jìn)行測(cè)量和控制,盡可能以最經(jīng)濟(jì)的方法獲取質(zhì)量高、符合工業(yè)需要的鋰皂石。所以,鋰皂石的制備和應(yīng)用方面的進(jìn)一步深人研究非常有意義。

奇缺礦種

皂石是一種白色黏土礦,在礦物分類中屬蒙皂石族三八面體皂石亞族類。為蒙脫石含 Mg 或者 Li 的變種,沿 a 軸呈條板狀,更常呈球狀、鱗片狀集合體,集合體往往依鎂鐵礦物呈假象,常含少量伊來石高嶺石綠泥石等,一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化顏色亦有多變。主要產(chǎn)于鎂鐵質(zhì)火成巖中,一般為輝石橄欖石等鐵鎂硅酸鹽礦物的蝕變產(chǎn)物。

目前,除美國開采和開發(fā)該礦種之外,我國是第二個(gè)擁有這一礦產(chǎn)資源的國家。而正如其名稱“皂石”,其具有高的膨脹性(Swellability)、觸變性(Thixotropy)、附加電解作用(Addition of Electrolytes)、有機(jī)膠附加作用(Addition of oringegums)、粘度改變和增稠性能(A riscsity modifer and thickener)等奇特的性能,并且經(jīng)特殊加工純化提煉出來的產(chǎn)品為松散、極白、細(xì)膩、油脂光澤的片狀或細(xì)粒粉末狀物質(zhì),具有極強(qiáng)的聚水性能。因而,它被廣泛應(yīng)用于日用化工工業(yè)、制藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè),并且在國際和國內(nèi)市場(chǎng)上開發(fā)應(yīng)用前景廣闊。

美國范德比爾特公司、膠體公司和鉛公司等生產(chǎn)的Veegum系列產(chǎn)品,價(jià)格高達(dá) 3500~6200 美元/噸。此外,英國Laporte Industres生產(chǎn)的一種合成鋰鎂皂土單價(jià)高達(dá) 2500 英鎊/噸~3000 英鎊/噸。由此可見,皂石礦資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分巨大。

皂石礦的礦物學(xué)機(jī)理

在皂石類礦中最具有特殊工業(yè)用途的是鋰鎂皂石。據(jù)丁兆明等資料介紹,鋰鎂皂石是一種由蒙脫石轉(zhuǎn)變而來的層狀鎂鋰硅酸鹽礦物,其晶體結(jié)構(gòu)類似于蒙脫石,屬單斜晶系。層狀結(jié)構(gòu)中,硅土四面體和鋁(鎂)氧八面體相接情況一般為雙層型和三層型兩種結(jié)構(gòu)單元層。在三層型配位多面體連成的結(jié)構(gòu)層內(nèi),由于Mg2+、Fe2+均為二價(jià),Al3+、Fe3+均為三價(jià),而在相當(dāng)于每個(gè)硅氧四面體六方環(huán)網(wǎng)孔的范圍內(nèi),最多只能容納三個(gè)配位八面體,因此當(dāng)三個(gè)八面體位置均被二價(jià)陽離子占據(jù)時(shí),便稱為三八面體結(jié)構(gòu)(皂石型);若全由三價(jià)陽離子充填時(shí),必有一個(gè)位置是空缺,故稱二八面體型結(jié)構(gòu)(蒙脫石型)。正是這種特殊的晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)組成決定了其具有奇特的性能。

蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層之間存在一定數(shù)量可相互置換的陽離子,四面體層中的 Si可以被 Al 甚至 P 或微量 Ti 所置換;八面體層中,除 Mg、Fe2+可以取代 Al3+以外,還可有 Fe3+、Zn、Li+、Ni 帶電粒子取代其中的 Al3+。八面體層的置換一般有兩種情況:(1)當(dāng) Mg 或 Fe 對(duì) Al 的置換是一對(duì)一時(shí),還保持原有的二八面體式(2)如果是 3Mg2+置換 2Al3+,則由二八面體式轉(zhuǎn)化為三八面體式,由蒙脫石轉(zhuǎn)化為皂石。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

由于該礦種在世界上分布極為有限,加之美國對(duì)該礦床開發(fā)利用的有關(guān)研究信息和進(jìn)展的封鎖,相關(guān)研究資料甚為匱乏。近年來,偶有我國地質(zhì)工作者發(fā)現(xiàn)新的皂石礦床的報(bào)道,如中國建材集團(tuán)地質(zhì)工程勘察研究院于 2008 年在華北地區(qū)地臺(tái)北緣侏羅紀(jì)火山石中發(fā)現(xiàn)皂石礦,但是并未見有礦床成因的探討。即便是關(guān)于新疆托克遜縣榆樹溝皂石礦床,我國地質(zhì)工作者也僅僅是運(yùn)用傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的方法對(duì)其僅做了一些一般性的礦床地質(zhì)工作,如報(bào)道了該礦床的地質(zhì)背景、地質(zhì)地貌特征并探明了一定的儲(chǔ)量。

美國漢克托鋰皂石礦床:位于美國加利福尼亞州州的死谷地區(qū),產(chǎn)于上新統(tǒng)湖相—火山灰相地層中,主要由深水熱泉活動(dòng)引起的熱液蝕變形成鋰鎂皂石礦物,又稱漢克托石(hectorite)。礦體沿湖岸呈帶狀分布,斷續(xù)延長(zhǎng)達(dá) 12km。礦層厚 1.2~1.5m,礦石多數(shù)呈白色塊狀,品位 25%±。

人工合成鋰皂石礦:因天然皂石資源的匱乏和鋰皂石的獨(dú)特性能與市場(chǎng)需求,刺激了不少國家的科學(xué)家進(jìn)行人工合成鋰皂石礦物的開發(fā)研究。上世紀(jì) 60年代,英國科學(xué)家率先成功合成鋰皂石礦物,并使鋰皂石礦物的純度大大提高,性能達(dá)到或優(yōu)于美國的天然鋰皂石礦產(chǎn)品,不但獲得了一定市場(chǎng)份額,而且價(jià)格高于天然產(chǎn)品。之后,法國日本也相繼成功合成鋰皂石,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

目前人工合成鋰皂石產(chǎn)品占市場(chǎng)貿(mào)易份額的 30%左右。我國浙江省也有成功合成鋰皂石的報(bào)道。

展望

皂石的主要合成方法有水熱合成、微波輔助合成以及非水熱合成法。最常用的是傳統(tǒng)水熱法,因?yàn)樵摲椒ê?jiǎn)單,產(chǎn)物純度高。微波合成法具有快速、有效節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。非水熱法雖然降低了晶化溫度,節(jié)約了能源,但合成的皂石跟傳統(tǒng)的水熱法比較,存在晶形結(jié)構(gòu)差、純度低等缺點(diǎn)。

為了提高合成皂石晶形結(jié)構(gòu)和性能,同時(shí)降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源,皂石的合成需進(jìn)一步降低溫度、減小壓力和縮短反應(yīng)時(shí)間。

皂石的形成機(jī)理尚不清楚,有必要對(duì)其形成過程進(jìn)行理論系統(tǒng)地研究。未來的皂石合成可能是直接摻雜有機(jī)化合物,形成功能性的納米配位化合物材料。

合成皂石的四面體和八面體中心的元素都可以調(diào)節(jié),在催化領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

成分

皂石:由各種滑石形成,很軟。它是耐磨的致密礦,不易產(chǎn)生污跡。

皂石的成分為( Ca,Na)0.33(Mg,F(xiàn)e)3(Si,Al)4O10(OH)2·4H2O、晶體為單斜晶系的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。屬蒙皂石(蒙皂石)族。皂石以成分中含二價(jià)的 Mg2+、Fe2+、Zn2+為主與成分中含三價(jià)的 Al3+為主的蒙脫石相區(qū)別。蒙皂石族礦物的一個(gè)重要特征是結(jié)構(gòu)單元層間充填了水分子和可交換性的陽離子,并能吸附有機(jī)化合物。皂石常呈肥皂狀的塊體。白色或淺黃、淺灰綠、淺紅、淺藍(lán)色。柔軟可塑、可切割、有滑感。干燥時(shí)性脆。解理完全。摩斯硬度1,比重2.24~2.30。產(chǎn)于蛇紋巖中,也見于玄武巖輝綠巖的孔穴內(nèi)。蒙皂石族礦物可在石油提煉和紡織品生產(chǎn)中作雜質(zhì)的吸附劑,在橡膠、肥皂、化妝品及造紙生產(chǎn)中作填料,在鉆探中用作泥漿等。

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