膨潤土（Bentonite）又稱膨土巖、斑脫巖，是一種以蒙脫石（Montmorillonite）為主要礦物的黏土巖。它是含少量堿金屬和堿土金屬的層狀水鋁硅酸鹽礦物。
膨潤土的礦物成分以蒙脫石為主，含量一般40%～94%，含量越高膨潤土質量越好。此外，膨潤土還含有長石、石英、伊來石、沸石、高嶺石、云母等礦物。
地球上的膨潤土資源非常豐富，主要分布在環太平洋帶、環印度洋帶和地中海-黑海帶。主要資源國有中國、美國、俄羅斯、德國、意大利、日本及希臘等。
膨潤土具有如膨脹性、吸附性、離子交換性等一系列優良性能，已在工農業生產24個領域100多個部門中應用，有300多個產品，因而享有“萬能黏土”的美稱。
主要特征
礦物組成
膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85-90%，含量越高膨潤土質量越好。此外，膨潤土還含有長石、石英、伊利石、沸石、高嶺石、云母等礦物。
膨潤土的主要化學成分為SiO2、Al2O3、H2O，其次是氧化亞鐵、Fe2O3、氧化鈣、Na2O、K2O、TiO2等，其理論分子結構式為［（1/2）Ca，Na］x（H2O）4{（Al2-xMgx）［Si4O10］（OH）2}
物理特性
膨潤土通常呈現多種顏色，包括白色、灰色、粉紅色、黃色和褐黑色等；具有油脂和蠟狀光澤；斷口為貝殼狀或鋸齒狀。其形態常常呈現出土狀隱晶質塊體，有時也會呈現出細小鱗片狀或球粒狀的形態。莫氏硬度為2～2.5,密度在2～2.7g/cm3之間。膨潤土性軟有滑感，可以吸水膨脹。
膨潤土具有良好的陽離子交換性、分散性與懸浮性、可塑性和黏結性、膨脹性等特性。
陽離子交換性
膨潤土的主要成分是蒙脫石。蒙脫石是一種含有可交換陽離子如Na+、Ca2+、Mg2+、H+和K+等的黏土礦物。這些陽離子可以與水和有機極性分子共存于相鄰的結構單元層之間，或者存在于晶體的端面。陽離子交換能力主要取決于層間陽離子的類型，同時也受到礦物顆粒大小、結晶程度以及介質性質等因素的影響。陽離子電價和水化能力越高，被交換性能就越差。在相同濃度下，常見陽離子的被交換能力順序為：Li+ > Na+ > H+ > K+ > NH4+ > Mg2+ ≥ Ca2+ > Ba2+。膨潤土的陽離子交換容量通常在60～170mmol/100g之間。利用陽離子交換性能，可以將鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土，從而提高其性能。
分散性與懸浮性
造漿率是膨潤土顆粒在水中分散形成懸浮液，并且這種懸浮液的表觀粘度為15×10?3Pa·s時每噸膨潤土造漿的立方數，是衡量膨潤土質量的一項重要指標。鈉基膨潤土在水中會膨脹，并形成一種具有一定黏滯性、觸變性和潤滑性的永久性乳濁液或懸浮液。鈉質膨潤土的分散程度較鈣質膨潤土高，鈉質膨潤土的吸水率高、膨脹倍數大，其造漿性能比鈣質膨潤土要好。相比之下，鈣基膨潤土的膨脹倍數較小，雖然也可以迅速分散，但一般會很快絮凝沉淀。為了評價膨潤土的懸浮性，通常使用懸浮液(22.5g膨潤土與300mL蒸餾水混合)的黏度和屈服點，或者通過壓濾計算水的損失量等方法進行定量評估。
可塑性與黏結性
膨潤土具有很好的可塑性和黏結性。它的塑性指數比高嶺石黏土更高，但在成型后需要更大的外力才能發生變形。這種可塑性和黏結性與蒙脫石層間可交換陽離子的種類、水層的厚度以及顆粒大小和形態有關。一般情況下，鈉基膨潤土的可塑性和黏結性要優于鈣基膨潤土。
膨脹性
膨潤土的膨脹性與種屬有關，鈉質膨潤土的膨脹性明顯比鈣質膨潤土要強，另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性也要強。膨潤土吸水后會膨脹，這是因為蒙脫石層間可交換陽離子的種類、水層的厚度以及顆粒大小和形態等因素影響了膨潤土的膨脹性。鈉質膨潤土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質膨潤土晶層吸附水的厚度是四層，這種差異導致鈉質膨潤土膨脹性更強。鈉質膨潤土和鈣質膨潤土吸水膨脹產生不同結果的原因還包括：陽離子可以將膨潤土顆粒聯結在一起，制約了膨潤土顆粒的分散。
結構特征
膨潤土礦是蒙皂石族礦物達到可利用含量（50%-80%）的黏土或黏土巖，蒙皂石族礦物屬于2:1型層狀結構，具有膨脹性的含水鋁硅酸鹽，該族礦物層間充填了水分子和可交換的陽離子，并能吸附有機化合物。按結構特點，可將蒙脫石-皂石族礦物可劃分為二八面體型（蒙脫石亞族）和三八面體型（皂石亞族）兩類。
膨潤土礦所含的礦物通常為二八面體型的蒙脫石亞族，主要成分是蒙脫石，因此蒙脫石的特性決定了膨潤土的基本性能。
蒙脫石是一種單斜晶系的層狀硅酸鹽，由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁（鎂）氧（羥基）八面體片構成。
硅氧四面體片形成了近似六方環網狀結構，而鋁（鎂）氧（羥基）八面體則以中心原子為核心，并通過O(OH)與相鄰八面體連接。這些晶格中常發生離子置換，產生負電荷，因此需要吸附大半徑陽離子來保持電中性。這使得蒙脫石族礦物具有離子交換等特性。
膨潤土的微觀結構從大到小依次包含：大顆粒、集聚體、層疊體、片晶層等。
發現歷史
膨潤土（bentonite）最早是由美國地質學家W.C.Knight在1888年發現，并在1898年將這種黏土命名為“Bentonite”，該名稱來源其位于美國懷俄明州落基山河附近的鈉基膨潤土產地“Fort Benton”。
最初膨潤土是指代那些比普通可塑性黏土吸水能力更強（可達到5倍質量），且體積膨脹顯著（比干燥狀態約脹大15倍），并成凝膠狀態的黃綠色黏土。后來，一些人開始將具有膨潤土部分物理性質的黏土統稱為膨潤土。
在20世紀初，一些地質學家認為膨潤土主要是由火山物質蝕變而成的結晶的黏土礦物所組成。而另一些巖石工作者則提出將從火山物質變化而成、主要含有蒙脫石或貝得石或兩者都含有的巖石歸入膨潤土(或稱膨潤巖)類中。
1972年在馬德里舉行的國際黏土會議（AIPEA）上，R.E.Girm對膨潤土提出了廣泛定義——膨潤土是以蒙脫石類礦物為主要組分的巖石，是蒙脫石礦物達到可利用含量的黏土或黏土巖。
形成原因
膨潤土礦床通常呈層狀產于火山沉積地層中，形成時代跨越了從侏羅紀到更新世。其主要礦物為蒙脫石，膨潤土礦床中常伴生有沸石、珍珠巖、松脂巖、含堿玻璃原料等礦產。
蒙脫石的形成過程，實質上是長石類礦物（主要是斜長石等）、云母類礦物（主要是黑云母等）以及鐵鎂硅酸鹽礦物等玻璃物質在水介質中脫玻和重結晶的過程。火山玻璃物質在含有足夠的鎂、適量的鈣、鈉以及少量鉀存在的堿性介質條件下可以轉變生成蒙脫石，這些介質條件在表生風化作用、沉積-成巖作用及熱液蝕變作用下均可以達到，所以膨潤土礦床即可能表生風化條件下形成，也可在沉積-成巖、熱液蝕變條件下形成。
下表列舉了沉積型、殘積型和熱液型三種成因的礦床類型及其特征。
分類
對于膨潤土的分類目前存在多種分類方式。
按膨脹性和可交換陽離子性質分類
①高膨脹（鈉型）膨潤土，可交換陽離子以Na+為主，遇水高度膨脹，且形成膠體。
②低膨脹（鈣型）膨潤土，可交換陽離子以Ca2+為主，與水混合膨脹能力較低（略大于普通黏土），且崩解為顆粒。
③中膨脹（過渡型或混合型）膨潤土，可交換陽離子為Na+和Ca2+，膨脹能力中等，與水混合形成的膠體比鈉型膨潤土低。
按蒙脫石可交換陽離子的種類分類
①鈉基膨潤土，E（Na+）×100%/QCEC≥50%；
②鈣基膨潤土，E（Ca2+）×100%/QCEC≥50%；
③鎂基膨潤土，E（Mg2+）×100%/QCEC≥50%；
④鋁（氫）基膨潤土，［E（Al3+）+E（H+）］×100%/QCEC≥50%。
公式中E表示可交換性的陽離子量；QCEC為陽離子交換容量。
按共生礦物種類分類
按共生礦物種類，則可將膨潤土劃分為5個類型：蒙脫石型；高嶺石-蒙脫石型；伊來石蒙脫石型；綠泥石-蒙脫石型；沸石-蒙脫石型。
《GB/T 20973 膨潤土》中的分類
在國標《GB/T 20973 膨潤土》中，按膨潤土屬性、用途、產品規格也做了分類。
按膨潤土屬性分類
當時，為鈉基膨潤土，以NaB標示；
當時，為鈣基膨潤土，以CaB標示；
鈉基膨潤土分為天然鈉基膨潤土和人工鈉化膨潤土，分別以NNaB和ANaB表示。
鈉基膨潤土比鈣基膨潤土有更高的膨脹性和陽離子交換容量，在水中的分散性好，而且膠質價高，黏性、潤滑性及熱穩定性俱佳。此外，觸變性、熱濕拉強度和干壓強度也較好。
按膨潤土用途分類
膨潤土按用途可分為四類，鑄造用膨潤土，以F表示；冶金球團用膨潤土，以P表示；鉆井泥漿用膨潤土，以M表示；土木工程用膨潤土，以E表示。
按產品規格分類
鉆井泥漿用膨潤土分三個品種：鉆井級膨潤土，未處理膨潤土，OCMA級膨潤土。
土木工程用膨潤土分三個品種：低黏膨潤土，中黏膨潤土，高黏膨潤土。
《GBT 27798 有機膨潤土》中的分類
在國標《GBT 27798-2011 有機膨潤土》中，有機膨潤土按功能和組分分為高黏度有機膨潤土、易分散有機膨潤土、自活化有機膨潤土和高純度有機膨潤土四類。各類有機膨潤土按插層表面活性劑親水親油平衡值不同分為低極性（Ⅰ級）、中極性（Ⅱ級）和高極性（Ⅲ級）三個型號。
高黏度有機膨潤土、自活化有機膨潤土和高純度有機膨潤土又各分為一級品和二級品兩個等級。
分布情況
地球上的膨潤土資源非常豐富，主要分布在環太平洋帶、環印度洋帶和地中海-黑海帶。主要資源國有中國、美國、俄羅斯、德國、意大利、日本及希臘等。我國開發使用膨潤土的歷史悠久，原來只是作為一種洗滌劑。（四川仁壽地區數百年前就有露天礦，當地人稱膨潤土為土粉）。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。
全球已知的膨潤土資源儲量為14.52億噸（不含中國）。其中鈉基膨潤土資源約5億噸，主要產地為美國懷俄明州等地，儲量0.68億～1.20億噸；俄羅斯、意大利、希臘和中國也有分布。
中國擁有豐富的膨潤土資源，儲量已達50.87億噸以上，總量超過80億噸。不過大部分是鈣基膨潤土，主要分布在廣西壯族自治區、新疆、內蒙古自治區、江蘇省、河北省、湖北、山東省和安徽等省區。
性能評價
對膨潤土物化性能及工藝技術性能的評定，主要參考以下指標。
離子交換容量（CEC）
陽離子交換容量指的是膨潤土中層間陽離子(如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Li+和H+)以及晶體邊緣斷鍵的總和。天然蒙脫石在pH為7的水介質中的陽離子交換容量通常在0.7～1.4mmol/g之間。雖然蒙脫石晶體端面所吸附的離子也具有可交換性，但它們在總交換容量中所占的比例非常小。影響膨潤土交換容量大小的因素包括蒙脫石的含量、結合能、介質pH的值、粒度、溫度以及可交換離子的種類等。
吸藍量
亞甲基藍在水溶液中呈現為一價有機陽離子，可以與膨潤土的蒙脫石層間陽離子進行交換。在水溶液中，膨潤土吸附亞甲基藍的能力被稱為吸藍量，以每克膨潤土吸附亞甲基藍的物質的量(mol/g)來表示。由于蒙脫石含量越高，吸藍量就越大，因此吸藍量可以作為評價膨潤土中蒙脫石含量的主要指標之一。
膠質價與膨脹倍數
膨潤土的許多特性，如分散、膨脹、觸變、可塑等性能都是在水介質中特有的。膨潤土與水按比例混合后，加一定量氧化鎂，使其凝聚形成膠體的體積，稱為膠質價（colloide valency），單位為cm3/g；而膨潤土與水混合后再與鹽酸溶液混勻、膨脹后所占的體積，為膨脹倍數或膨脹容量（dilatation capacity），單位為mL/g。膠質價與膨脹系數是表征膨潤土水化特征的參數。
濕態抗壓強度
濕態抗壓強度是膨潤土與標準砂和水按比例混碾后，形成黏土膜將砂粒包裹，砂粒彼此間被黏土膜所粘連而具有的強度，將其制成標準試件后用強度試驗機測得的濕態抗壓強度。
應用領域
懸浮劑
膨潤土與水混合形成懸浮液，可用于阻燃物、煤的懸浮分離等。
鈉基膨潤土鉆井泥漿是一種常用的鉆井液，它具有失水量小、含砂少、密度低、黏度好、性質穩定、固壁能力強、鉆具回轉阻力小等優點，因此能夠提高鉆井效率。此外，膨潤土懸浮液還具有黏度大、覆蓋能力強、不燃燒等特點，可用于滅火噴射到燃燒物上，形成覆蓋薄膜，隔絕空氣，迅速滅火。
黏結劑
膨潤土是冶金工業鐵礦球團和鑄造型砂的良好黏結劑。
鈉基膨潤土作為鑄型砂的黏結劑可增強抗夾砂能力，解決砂型塌問題。使用其配制的型砂在各種狀態下的抗壓、抗拉強度等綜合性能優異，能夠提高鑄件質量和成品率。
吸附劑和凈化劑
膨潤土是一種具有強吸附性能的天然礦物質，無毒、無味。它可以用于食物油的精制、脫色和濾毒，還可以用于凈化汽油、煤油、特殊礦物油和石蠟等工業產品。此外，膨潤土對放射性元素Cs、Rb等具有較強的吸附和固定作用，可用于放射性廢物的處理。經過處理的膨潤土也可以用于含油廢水、含菌廢水的凈化，以及吸附懸浮物。膨潤土在環保領域也有著廣泛的應用。
添加劑
將膨潤土添加到造紙原料中，可以使紙漿脫色增白，從而生產出潔白柔軟的紙張。在肥皂和洗衣粉中添加膨潤土，可以有效吸附污物和細菌，提高清潔劑的效果。此外，膨潤土還可以作為涂料填料使用，它可以改善涂料的涂敷性、附著性、掩蓋性、平整性、耐水性和耐洗性等性能。
稠化劑
膨潤土稠化劑是一種有機蒙脫石復合物，是由有機陽離子取代蒙脫石中可交換陽離子后制成的，它具有抗壓性強、抗水性好和膠體安定性好等特點，是制造潤滑脂、橡膠、塑料和油漆等產品的重要原料之一。其中，膨潤土潤滑脂是一種高溫脂，使用溫度范圍廣(從零下幾十攝氏度到一百多攝氏度),具有抗擠壓性強、抗水性好、安定性好和使用壽命長的特點，常用于大型噴氣客機、殲擊機、坦克、冶金高溫設備和合成纖維設備等高溫、高負荷摩擦部件的潤滑劑。
其他用途
膨潤土還可以用于制造陶瓷、橡膠、塑料、涂料等工業產品中，以及作為土壤改良劑、水質凈化劑等方面。
膨潤土的主要應用如下表所示。
加工制備
膨潤土的加工技術主要是提純、改型、活化、改性（有機土制備）、交聯（柱撐蒙脫石）及復合等。
提純
針對蒙脫石含量較高的膨潤土原礦可以進行選礦提純，一般有人工揀選、風選（干法）和水選（濕法）三種方法。
濕法提純過程離心分離后的膨潤土也可直接用于生產活性白土，另外使用偏重硫酸鹽法提純可得到蒙脫石含量90%以上的高純度膨潤土精礦。
改型（鈉化處理）
鈉基膨潤土的工藝技術性能明顯優于鈣基膨潤土，但自然界中的膨潤土大部分是鈣基膨潤土。利用膨潤土的陽離子交換性能可改變蒙脫石層間可交換陽離子的種類，用Na+將Ca2+、Mg2+置換出來，將鈣基膨潤土轉換成鈉基膨潤土，從而改善或提高膨潤土物化性能。
一般的方法是在鈣基膨潤土中加入鈉鹽（通常是Na2CO3），進行離子交換反應，可采用懸浮液法、堆場鈉化（陳化）法和擠壓法等方法進行改型。其反應機理如下所示。
也可以用鋰離子（常用碳酸鋰）置換鈣離子或鎂離子，將鈣基膨潤土改型為鋰基膨潤土。
活化（制備活性白土）
天然膨潤土的吸附能力較差，通過酸活化處理后可以提高其吸附性能，以滿足食品、化工、環保、石油等應用領域的要求。經活化后的膨潤土稱為活性白土或漂白土，其外觀為乳白色粉末，無臭，無味，無毒，吸附性能很強，能吸附有色物質、有機物質；但在空氣中易吸潮，放置過久會降低吸附性能。活化的原理是用H+置換蒙脫石中的可交換鈣或鎂離子，目前工業上常使用濕法工藝生產，其主要的工序包括原料干燥粉碎——酸化（常用鹽酸或硫酸）——洗滌——過濾——干燥——磨粉。活化后的膨潤土比表面積增大，脫色吸附能力也隨之提升。
改性（有機土制備）
有機離子也可以像無機離子一樣與蒙脫石進行陽離子交換。改性是指用有機長鏈季鹽陽離子置換蒙脫石結構單元層間的可交換陽離子和水分子，插入層間，使其結構改變，從而擴大層間距。改性后的膨潤土稱為有機膨潤土，其性質也改變為疏水親油，改性膨潤土在有機溶劑中表現出優良的分散、膨脹、吸附、黏結和觸變等特性，因此廣泛應用于涂料、石油鉆井、油墨、滅火劑、高溫潤滑劑等領域。
交聯（柱撐蒙脫石）
使用帶正電荷耐高溫的交聯劑代替蒙脫石層間可交換的陽離子，將其2:1單元層間撐開，并在層間呈“柱狀”支撐，增加了其晶層間距，從而使交聯后的膨潤土具有更大孔徑、更大比表面積、表面酸性強、耐熱性好等特點，可以作為催化劑載體。
復合
復合是指將膨潤土作為主要原料，與有機聚合物或聚合物單體反應，形成具有復合功能的材料。目前的應用的主要是防水毯、防水板以及聚合物/蒙脫石納米復合材料。
無機凝膠
膨潤土基礦物凝膠是一種非常重要的觸變性凝膠產品，其獨特的層狀鎂鋁硅酸鹽結構使其在水溶液中具有優異的懸浮性、流變特性和膠體特性等。由于其耐酸堿、穩定性好、成本低、無毒、無刺激等特點，被廣泛應用于牙膏、化妝品、涂料、醫藥等領域。
制備膨潤土礦物凝膠的工序主要包括分選提純、鈉化改型、磷化改性和膠化等步驟。
礦物開采
膨潤土開采主要采用露天開采的方式，選定開采位置后，使用挖掘機、推土機等設備，先平整運輸道路和廢石堆放點，然后剝離地表黃土、修整邊坡。剝離出的鈣基/鈣鎂基膨潤土自然風干后再加工成鈉基膨潤土。
環境影響
膨潤土的不當開采，如在開采過程中亂丟廢土，未對山地植被進行有效保護，可能導致水土流失，破壞土壤結構，引發地質災害。膨潤土礦山的堆場傾倒量，雨季水土流失加劇，容易造成區域局部洪澇，增加自然災害發生的頻率。
參考資料 >
術語在線—權威的術語知識服務平臺.術語在線.2023-06-06
膨潤土.國際化學品安全卡.2023-06-07
標準號:GB/T 20973-2020.國家標準全文公開系統.2023-06-07
標準號:GB/T 27798-2011.國家標準全文公開系統.2023-06-07