蒙脱石

理化性质

蒙脱石的名称来源于首先发现的产地－－法国的Montmorillon。蒙脱石亚族属于蒙皂石族(smectite)矿物之一(另一亚族是皂石saponite), 是重要的黏土矿物，一般为块状或土状。分子式(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O，中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的三层片状结构的黏土矿物，在晶体构造层间含水及一些交换阳离子，有较高的离子交换容量，具有较高的吸水膨胀能力。蒙脱石晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。

蒙脱石颗粒细小，约0.2~1微米，具胶体分散特性，通常都呈块状或土状集合体产出。蒙脱石在电子显微镜下可见到片状的晶体，颜色或白灰，或浅蓝或浅红色。当温度达到100~200℃时，蒙脱石会逐渐失水。失水后的蒙脱石还可以重新吸收水分子或其他极性分子。当它们吸收水分后还可以膨胀并超过原体积的几倍。蒙脱石的用途多种多样，人们将它的特性运用到化学反应中以产生吸附作用和净化作用。它还可以作为造纸、橡胶、化妆品的填充剂，石油脱色和石油裂化催化剂的原料等，还可作为地质钻探用泥浆，冶金用粘合剂及医药等等方面（主要制造蒙脱石散）。

蒙脱石的水含量因环境湿度而变化极大，其成分一般为（Na,Ca）0.33（Al,Mg）2（Si4O10）（OH）2·nH2O。单斜晶系，晶体片状或絮状、毛毡状。薄片中为负突起。平行消光，正延性。二轴负晶。是碱性介质中形成的外生矿物，火山灰及凝灰岩的风化分解产物，是构成斑脱岩、膨润土和漂白土的主要成分。通常为土状块体。白色，有时微带红色或绿色。光泽暗淡。硬度1。密度约为2。吸水性很强。吸水后其体积膨胀而增大几倍至十几倍，具很强的吸附力和阳离子交换性能。因含有此种矿物的黏土是一种高造浆率的优质配浆黏土，常用作石油工业钻井液的降失水剂和增黏剂，也用于炼油、纺织、橡胶、陶瓷等工业。

Ex（H2O）4{（Al2-x,Mgx）2[（Si,Al）4O10]（OH）2}又称微晶高岭石。上式中E为层间可交换阳离子，主要为Na+、Ca2+，其次有K+、Li+等。x为E作为一价阳离子时单位化学式的层电荷数，一般在0.2～0.6之间。根据层间主要阳离子的种类，分为钠蒙脱石、钙蒙脱石等成分变种。在晶体化学式中，H2O（结晶水或层间水等）一般都写在式子的最后面，但在蒙脱石中，H2O写在前面，表示H2O与可交换阳离子一起充填在层间域里。E与H2O以微弱的氢键相联形成水化状态，若E为一价离子，离子势小，形成一层连续的水分子层；若E为二价阳离子，形成二层连续水分子。这表明水分子进入层间与层格架（单元层）没有直接关系。水的含量与环境的湿度和温度有关，可多达四层。

白色，有时为浅灰、粉红、浅绿色。鳞片状者解理完全。硬度2～2.5。相对密度2～2.7。甚柔软。有滑感。加水膨胀，体积能增加几倍，并变成糊状物。具有很强的吸附力及阳离子交换性能。热分析：在80～250°C之间出现第一个吸热谷，脱去层间水和吸附水。一般钠蒙脱石脱水温度较低，且为单吸热谷，钙蒙脱石脱水温度较高，并出现复合谷。第二个吸热谷出现于600～700°C之间，脱结构水。第三个吸热谷在800～935°C，晶格完全破坏。其后，紧接着一放热峰，有新相尖晶石和石英生成。

晶体结构

单斜晶系；C32h-C2/m；a0=0.523 nm,b0=0.906 nm,c0=0.96～2.05 nm之间变化。如钙蒙脱石层间为一个、两个、三个、四个水分子层时其c0值分别为0.96 nm、1.25 nm、1.55 nm、1.85 nm、2.05 nm；β近于90°。TOT型，二八面体型结构。

红外特征

加水膨胀为其特征。确切鉴定需结合X射线分析、热分析、化学分析和红外光谱分析技术等。

红外光谱分析技术分析蒙脱石数据如下：

蒙脱石主要由基性火成岩在碱性环境中风化而成，也有的是海底沉积的火山灰分解后的产物。蒙脱石为膨润土的主要成分。膨润土在我国产地很多，如辽宁、黑龙江、吉林、河北、河南、浙江等地都有产出。我国具工业价值的蒙脱石矿床多产于中生代火山岩系中。

一般说蒙脱石外观形态多是说膨润土原矿，膨润土原矿常呈土状隐晶质块状，电镜下为细小鳞片状，一般说蒙脱石的微观形态多是说蒙脱石的晶体结构。

利用其阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体，广泛用于高温润脂、橡胶、塑料、油漆；利用其吸附性能，用于食油精制脱色除毒、净化石油、核废料处理、污水处理；利用其粘结性可作铸造型砂粘结剂等；利用其分散悬浮性用于钻井泥浆。由于钠蒙脱石的许多性能优于钙蒙脱石，因而常利用蒙脱石的阳离子交换性能，进行改型处理，将钙蒙脱石改造成钠蒙脱石。蒙脱石在医药中应用广泛，可以做医药载体，起控释剂功效，在医药领域有成熟产品蒙脱石散，几乎成为了蒙脱石的代名词，起到止泻功效。蒙脱石在畜类（猪，兔）养殖中有很好应用，尤其是仔、乳猪的黄白痢，小兔的拉稀，起到预防功效，鉴于蒙脱石的特性，还能作为最优秀的饲料脱霉剂的首选。蒙脱石作为饲料辅助添加剂，凭借其自然性状和复合功能，在国外已广泛应用于家畜家禽的饲养。在美国，用蒙脱石作动物饲料占总消耗量的2.14%，在亚美尼亚已占5.47%，它不仅可补偿动物养分，提高畜禽生产性能，而且可以调节动物体内CP流动，对预防消化道疾病有一定作用。

分析原理

试样用氯化铵煮沸改性，经水洗涤后，再加氯化钾溶液作用，将交换的铵离子置换出来，然后加入甲醛，被置换出的铵离子和甲酸作用生成盐酸，用标准氢氧化钠溶液滴定，计算其吸铵量。

分析步骤

称取1.000 g(准确至0. 001 g)试样置于250 mL烧杯中，加入1.0 mol/L氧化铵溶液(4.1.7)50 mL和少许纸浆，在电热板上煮沸并保温30 min.取下，用慢速滤纸过滤，用煮沸的1.0 mol/L氯化铵溶液(4.1.7)洗涤,直至流出的溶液中无钙、镁离子为止(检查方法，在小烧杯中加几毫升氛-氯化铵缓冲溶液(4. 1. 10)和1滴酸性铬蓝K指示剂，承接一些滤液，如溶液不变红色，说明已洗净)。再改用温水洗涤至无氯离子(硝酸银溶液（4.1.11)检查)，用水将漏斗尾部冲洗一下，防止少量氯化铵沾污.漏斗改用清洁的250 mL烧杯承接，分三次加入煮沸的1.0 mol/L氯化钾溶液(4. 1.8)80 mL.待漏斗中溶液流完后，在烧杯中加入甲醛溶液(4.1. 9)15 mL，以酚酞为指示剂，用0. 1 mol/L氢氧化钠标准溶液(4. 1.12)滴定至红色·再在烧杯中接取一次1. 0 mol/L氯化钾溶液(4.1.8)，如溶液红色30s不褪色，表示终点已到，如红色褪去，则应重复滴定至稳定的红色为止·以三次滴定所消耗的氢氧化钠标准溶液的总体积计算结果。