凹凸棒石
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凹凸棒石（Attapulgite）
又名坡縷石或坡縷縞石（Palygorskite），是指以凹凸棒石（attapulgite ）為主要組分的一種粘土礦物。
凹凸棒石在礦物學(xué)分類上隸屬于海泡石族，為一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，1862年俄國(guó)學(xué)者隆夫欽科夫最早于烏拉爾礦區(qū)的熱液蝕變產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了這一礦物并將其命名為坡縷石（Palygorskite)。法國(guó)學(xué)者拉巴朗特（J.D.Laporent)于1935年又在美國(guó)佐治亞州凹凸堡（Attapulays)和法國(guó)莫摩?。∕ormoriron)沉積巖層中發(fā)現(xiàn)了此種礦物，并命名為凹凸棒石（Attapulgite)。
習(xí)慣上人們將沉積成因的呈土狀者稱為凹凸棒石，將熱液成因的呈絨狀、纖維狀的稱作坡縷石。
具有獨(dú)特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，故晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨(dú)特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì)和較高的吸附脫色能力。并具有一定的可塑性及粘結(jié)力，Bradley(1942)提出了凹凸棒石理想晶體化學(xué)式：
Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4.4H2O。
凹凸棒石具有介于鏈狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)之間的中間結(jié)構(gòu)。凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產(chǎn)于沉積巖和風(fēng)化殼中，顏色呈白色，灰白色，青灰色，灰綠色或弱絲絹光澤。土質(zhì)細(xì)膩，有油脂滑感，質(zhì)輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強(qiáng)。濕時(shí)具粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散。懸浮液遇電介質(zhì)不絮凝沉淀 。
凹凸棒石的用途有兩千種以上，主要用于石油鉆井抗鹽、抗高溫的泥漿原料。
凹凸棒土素有千土之王的稱號(hào)，在工業(yè)和其它多種行業(yè)上具有特種用途。
1860年，俄羅斯學(xué)者薩夫欽科夫（Tsavtchenkov）最早在烏拉爾坡縷縞斯克(Palygorsk)礦區(qū)的熱液蝕變帶中發(fā)現(xiàn)了該礦物，外貌像馬糞，1862年其據(jù)產(chǎn)地命名;1913年費(fèi)爾斯曼(A E.Fersman)將該礦物正式命名為Palygorskite 。Palygorskite ，中譯名為坡縷縞石、坡縷石。1935年，法國(guó)學(xué)者拉帕倫特（J .D. Lapparent）在美國(guó)奧特堡（Attapulgus）、佐治亞（Georgia）、昆斯（Quincy）、佛羅里達(dá)（Florida）和法國(guó)莫爾摩隆（Mormoiron）的沉積巖中發(fā)現(xiàn)該礦物，并命名為Attapulgite。1976年中國(guó)學(xué)者許冀泉等在中國(guó)江蘇省六合縣竹鎮(zhèn)小盤山發(fā)現(xiàn)該礦，許冀泉根據(jù)奧特堡之音同時(shí)兼顧該礦的晶體結(jié)構(gòu)特征，譯成“凹凸棒石”，近年來在國(guó)內(nèi)傳用；1982年江蘇盱眙縣雍小山等發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦，經(jīng)江蘇地勘部門勘查評(píng)價(jià)，為大型礦床規(guī)模；1984年在南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所幫助下安徽嘉山縣明光一帶也找到了凹凸棒石粘土，之后相繼在全國(guó)14個(gè)省區(qū)發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦床（點(diǎn)）。1982年，世界粘土礦物命名委員會(huì)認(rèn)為，坡縷縞石（Palygorskite）與凹凸棒石（Attapulgite）兩者晶體結(jié)構(gòu)一致、化學(xué)成分相同，應(yīng)屬同一礦物種；按照命名優(yōu)先原則，規(guī)定統(tǒng)一命名為坡縷縞石。盡管如此，這兩種名稱在文獻(xiàn)和演講中，同時(shí)見及，廣為流傳。其實(shí)，有關(guān)該礦物名稱還有許多，如鎂山軟木，山軟木、山柔皮(Mountain Leather ) ,山皮（Mountain Shin），山石棉、石棉（Mountain Cork），山石棉狀聚集物(Mountain–Cork–like accumulations)，綠坡縷縞石，打白石，漂白土（Fuller ‘s Earth），活性蛋白、蛋白石、白土（White Earth），馬雅藍(lán)（Maya Blue，系與藍(lán)靛混合制成著名“馬亞藍(lán)”染料）等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該礦物名稱使用幾率最多的依次為：坡縷縞石、凹凸棒石、漂白土或白土。
凹凸棒石礦物幾乎遍及世界各地，但具有工業(yè)意義的礦床所占比例不大，僅限于美國(guó)、中國(guó)、西班牙、法國(guó)、土耳其、塞內(nèi)加爾、南非、澳大利亞、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英國(guó) 、俄羅斯（Irkutsk ,伊爾庫(kù)茨克）、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、烏克蘭、亞美尼亞、阿塞拜疆、白俄羅斯、尼日爾等國(guó)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),世界探明儲(chǔ)量約1.5億噸。
凹凸棒石又名坡縷石或坡縷縞石，是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。其理想分子式為：(Mg，Al，F(xiàn)e)5Si8O20(HO)2(OH2)4?4H2O，理論化學(xué)成分為：SiO256.96%；(Mg，Al，F(xiàn)e)O 23.83%；H2O 19.21%。
凹凸棒石粘土（別稱凹土、漂白土、白土、山軟木等）具有特殊的纖維結(jié)構(gòu)、不同尋常的膠體和吸附性能，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，有“千土之王”、“萬用之土”等美譽(yù)。
凹凸棒石（坡縷縞石）的不同的變種、理想結(jié)構(gòu)式、晶體結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)模型的物化性能有差異，應(yīng)用也不完全相同，因此，要具體研究。
盱眙地區(qū)的品位為高、儲(chǔ)量為大，該地區(qū)優(yōu)質(zhì)凹凸棒石粘土已探明儲(chǔ)量在6700萬噸以上，有用粘土總量達(dá)5億噸。
凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石為主要組成部分的一種粘土礦，其集合體為土狀塊體構(gòu)造，顏色為灰白色、青灰、微黃或淺綠，油脂光澤，比重輕（2.0～2.3g/cm3），摩氏硬度2-3級(jí),潮濕時(shí)呈粘性和可塑性,干燥收縮小,且不產(chǎn)生龜裂,吸水性強(qiáng),可達(dá)到150%以上,PH=8.5±1,由于內(nèi)部多孔道，比表面大，可達(dá)500m2/g以上,大部份的陽(yáng)離子、水分子和一定大小的有機(jī)分子均可直接被吸附進(jìn)孔道中，電化學(xué)性能穩(wěn)定，不易被電解質(zhì)所絮凝，在高溫和鹽水中穩(wěn)定性良好。
目前，反映凹凸棒石的物化性能主要有以下指標(biāo)，并與蒙脫石略作比較如下：
1、吸藍(lán)量：凹凸棒石粘土的吸藍(lán)量，一般低于蒙脫石，為24g /100g ±。
2、膠質(zhì)價(jià)：凹凸棒石的膠質(zhì)價(jià)低于蒙脫石，一般為40~50ml /15g。
3、膨脹容：凹凸棒石粘土的膨脹容低于蒙脫石粘土，一般為4~6ml /g .
4、pH值： 凹凸棒石粘土呈堿性， pH值為8~9。
5、比表面積：凹土比表面積很高，大于其他粘土礦物，通常為146~210m2 /g（BET法）。
6、陽(yáng)離子交換容量（CEC）：凹凸棒石粘土的陽(yáng)離子交換容量比蒙脫石低。凹凸棒石粘土可交換Ca 離子為15~25mmol /100g ，可交換Mg 離子為5~15mmol/100g 。
7、吸附脫色性：凹土不同品位（%）的脫色力有差異，如：30%，45~50；70%，55~100；75%，110~115 ；85%，120~130。表明凹土含量在 75~85%時(shí)，脫色力可達(dá)到或超過活性白土（蒙脫石）脫色力(114)標(biāo)準(zhǔn)。
8、選擇性吸附：為蒙脫石所沒有。極性分子主要是水和氨，其次是甲醇、乙醇，都能被其管道吸附，而氧等非極性分子則不能。其吸附能力依次為：水>醇>醛>酮>正烯>中性脂>芳烴>環(huán)烷烴>烷烴。吸附能力高低取決于比表面積大小，而吸附選擇性則與礦物結(jié)構(gòu)、通道尺寸、形狀等有關(guān)。凹凸棒石對(duì)水的吸附在200~400°C焙燒后達(dá)到最大值（比表面積大），超過400°C則吸附量減少。在不同溫度下凹凸棒石脫水量也有差異，如下表1。
9、催化性：凹土具有表面活性中心，除吸附外，還有催化作用。凹土可用作乙醇轉(zhuǎn)化為乙烯的催化劑（Dandy ，1982），也可作為催化劑載體。
10、粘滯性：是指流體內(nèi)部假想平面兩側(cè)流體相對(duì)流動(dòng)性質(zhì)，用粘度表示。表示膠粘劑性能的一項(xiàng)指標(biāo)，不同用途有不同要求。標(biāo)準(zhǔn)值：3300~4500；單位：cP s ,
11、吸水性：凹土有很強(qiáng)吸水性，一般為24.3%，較蒙脫石（20.2%）高，加之熱穩(wěn)定性，適于配制深鉆井泥漿；由其配制的懸浮體經(jīng)攪拌后，纖維相互交叉、淀積，形成“亂稻草堆狀”網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，是其保持懸浮體穩(wěn)定的決定因素，即懸浮體的流變特征取決于纖維結(jié)構(gòu)的機(jī)械參數(shù)而不取決于顆粒的靜電引力；它又有良好抗鹽穩(wěn)定性，用其配制鉆井泥漿用于海洋鉆井和鉆高壓鹽水層有很好的懸浮性能。
12、滅菌、除臭、去毒、殺蟲性：凹土具很強(qiáng)滅菌、除臭、去毒、殺蟲能力。如用于腹瀉，是用其吸附腸胃中的毒菌；40g /m 3凹土能使氣體中的NH 3由100×10-9降低到18×10-9；凹土細(xì)小針狀顆粒對(duì)昆蟲表面磨蝕及對(duì)昆蟲類脂化合物吸附，導(dǎo)致昆蟲快速死亡，以及軍工用于防護(hù)裝置吸附毒氣，吸除動(dòng)、植物油色素、黃曲霉素及臭味等。
脫色及水處理：加工后的凹凸棒石粘土制品是較為理想的吸附劑、食品加工助劑和食品添加劑，可取代活性炭。它不僅能脫色，還可除臭除味，除重金屬離子和致癌物質(zhì)，還具有一定的選擇性，這就為生產(chǎn)提供了便利，它可作冰箱除臭劑、污水處理劑、家用凈水器、油脂精煉脫色劑，效果極為明顯，在醫(yī)藥上可作藥物的填料、載體、添加劑、粘結(jié)劑。使用凹凸棒石粘土對(duì)液體葡萄糖脫色可將由粉末活性炭?jī)艋氖拦ば驕p少到十道工序，工藝周期縮短50分鐘，對(duì)發(fā)展生產(chǎn)十分有利。用凹凸棒石粘土凈化的成品糖，其色澤、體態(tài)、濃度、還原糖含量、PH值、二氧化硫離子含量、氯根含量、蛋白質(zhì)含量、熬糖溫度以及鈣鎂離子含量等均達(dá)到現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約脫色處理費(fèi)用60％左右，脫色后的濾餅可作混合飼料，減少了環(huán)境污染，達(dá)到綜合利用。
無論是在吸附過程中，還是在污水處理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。凹凸棒石粘土選擇吸附能力大小的次序?yàn)椋核敬迹舅幔救菊N＞中性脂＞芳香烴＞環(huán)烷烴＞烷烴、直鏈烴＞環(huán)烷烴＞烷烴，直鏈烴比支鏈烴吸附得快，吸附選擇性對(duì)油脂的脫色有重要的作用。在其它分離過程中也有較大的工業(yè)價(jià)值。
水凈化的常規(guī)方法是經(jīng)過絮凝、沉淀、過濾和化學(xué)處理，一般能有效地除去大多數(shù)污物和殺死大多數(shù)微生物，然而不能很有效地除去諸如激素、農(nóng)藥、病毒、毒素和重金屬離子等類物質(zhì)。這些有害物質(zhì)仍留在水源中，給人造成危害。而凹凸棒石粘土可用接觸或過濾技術(shù)處理水，可以消除這些有害物質(zhì)。若使吸附污染物的凹土再生，可加熱或以化學(xué)劑加以處理。因此，凹土在污水處理中的應(yīng)用對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保證人類的健康，是非常必要的，且用量大范圍廣，符合社會(huì)發(fā)展人民生活水平提高的需要。
在釀造工業(yè)中，用凹土來澄清葡萄酒、蘋果酒、啤酒等酒類制品，可以除去酒中的各種殘?jiān)s質(zhì)，使酒質(zhì)純凈。
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