高分子聚合物对蒙脱石剥层的抑制及其机理研究开题报告
2021-03-15 10:03
1. 研究目的与意义（文献综述）
一、目的及意义（含国内外的研究现状分析）
蒙脱石是膨润土的主要矿物成分，也是典型的2：1层状硅酸盐矿物，即晶体单元由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成，且四面体顶端氧指向结构层且与八面体共用，其化学通式为al2o3·4sio2·nh2o[1,2]。在此晶体结构下，蒙脱石具有离子交换性[3]、吸水膨胀性[4]、分散悬浮性[5]、有机物吸附[6]等性质。
蒙脱石的膨胀性主要体现在吸水膨胀上，主要是因为蒙脱石具有极好的吸水性。蒙脱石能够吸附相当于自身体积8-15倍的水，吸水之后蒙脱石发生膨胀，膨胀后的体积最大可达到原体积的30倍以上。蒙脱石在水悬浮液中的膨胀可以被认为是三个阶段：（1）水渗透到准晶体空间（几个单分子聚集在一起），并迫使它们分开导致粘土膨胀;（2）水渗透到中间层中，因此充分增加硅-氧四面体之间的距离;（3）厚的准晶体被分成几个更薄的准晶体，具有更少的层，同时保持恒定的层间距离。溶液中的水分子通常以h3o 的形式存在，其可以容易地吸附在带负电荷的si-o层表面上，导致蒙脱石的良好膨胀能力。当水合阳离子进入中间层时，这种效应增强，因为它们增加水化层的厚度[7]。
2. 研究的基本内容与方案
| 二、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 研究目标： 本项目以蒙脱石矿物为原料，经过钠化提纯后，通过不同种类、浓度的高分子聚合物与蒙脱石反应，研究高分子聚合物对蒙脱石膨胀容、粒度、粘度等的影响，来表征高分子聚合物对蒙脱石的抑制情况，确定最佳反应浓度并探究其抑制机理。 研究的基本内容： （1）蒙脱石矿物的钠化提纯及表征 采用XRD、XRF、SEM等手段对蒙脱石原矿和钠化提纯后的蒙脱石进行物相化学成分及微观形貌分析。 （2）蒙脱石抑制情况的表征 通过不同种类、浓度的高分子聚合物与蒙脱石反应进行相关性能表征，包括微观形貌，晶层间距，膨胀容，粒度，粘度等。 （3）抑制机理分析 通过比较反应前后蒙脱石的XRD等测试分析，反应前后膨胀容，粒度，粘度等变化，解释高分子聚合物对蒙脱石的抑制机理。 拟采用的技术方案及措施： （1） 蒙脱石矿物的钠化提纯和表征 取30g蒙脱石原矿放入离心杯中，加入300ml 1mol/L NaCl溶液，离心杯在摇床中振荡1晚上，然后用3000rpm离心10分钟，去掉上清液，这个过程重复4次，然后加300ml去离子水来水洗离心，重复3次，然后冷冻干燥，样品干燥后研磨，用200目筛子过筛，然后用XRD、XRF鉴别样品中的主要矿物物相及化学含量，用SEM观测样品颗粒的形状结构。 （2） 蒙脱石抑制情况的表征 ① 蒙脱石的晶层间距和形貌分析：用XRD、SEM测试蒙脱石反应前后的晶层间距和形状结构。 ② 蒙脱石的膨胀容、粒度、粘度等性能：通过不同种类、浓度的高分子聚合物以及水与蒙脱石反应，测试其膨胀容、粒度、粘度，确定反应最佳浓度。 （3）抑制机理分析 通过比较反应前后蒙脱石的XRD等测试分析，反应前后膨胀容，粒度，粘度等变化来解释高分子聚合物对蒙脱石的抑制机理。 |
3. 研究计划与安排
三、进度安排
第01~02周 了解国内外蒙脱石研究现状，包含蒙脱石的特性、改性、钠化提纯、抑制膨胀方法等；
第03~04周 通过查阅资料确定蒙脱石的钠化提纯方法，抑制蒙脱石膨胀的表征方法，完成开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
参考文献
[1] bergaya, f. and lagaly, g. (2006) handbook of clayscience. netherlands: elsevier science ltd.
[2] brigatti, m.f., galan, e., and theng,b.k.g. (2006) structures and mineralogy of clay minerals(handbook of clayscience), edited by f. bergaya and g. lagaly; amsterdam, north holland:elsevier science ltd; pp. 19–86.
