近年来，非金属矿的纳米材料特性及其在功能复合材料中的应用日益受到重视，其中，凹凸棒石黏土已成为研究热点之一。凹凸棒石黏土又称坡缕石或坡缕缟石，是一种以凹凸棒石为主要成分的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物， 由于凹凸棒石独特的棒晶形貌和孔道结构，目前已在许多方面得到了广泛应用。本书在全面介绍凹凸棒石研究和应用现状的基础上，重点介绍作者在凹凸棒石棒晶束解离和各种改性方法对凹凸棒石微结构及其理化性能的影响以及有机－无机复合等方面的研究工作进展，分析凹凸棒石黏土产业发展目前存在的问题，展望了未来应用前景。
样章试读
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序前言第１章 概论……………………………………………………………………………………１
１.１ 凹凸棒石黏土矿分布及形貌特征…………………………………………………４
１.１.１ 国外凹凸棒石黏土矿分布及形貌特征……………………………………５
１.１.２ 国内凹凸棒石黏土分布及形貌特征………………………………………１５
１.２ 凹凸棒石黏土产业发展概况………………………………………………………２７
１.２.１ 国外凹凸棒石黏土产业发展概况…………………………………………２７
１.２.２ 国内凹凸棒石黏土产业发展概况…………………………………………３０
１.３ 凹凸棒石黏土研究概况……………………………………………………………４１
１.３.１ 凹凸棒石论文发表情况……………………………………………………４２
１.３.２ 凹凸棒石专利申请情况……………………………………………………５２
１.３.３ 凹凸棒石标准制定情况……………………………………………………５９
１.４ 凹凸棒石黏土的应用………………………………………………………………６２
１.４.１ 吸附性能应用………………………………………………………………６２
１.４.２ 胶体性能应用………………………………………………………………７６
１.４.３ 载体性能应用………………………………………………………………７９
１.４.４ 增韧补强性能应用…………………………………………………………８５
１.４.５ 凹凸棒石杂化材料…………………………………………………………９５
１.５ 凹凸棒石黏土应用存在的问题……………………………………………………９７
１.５.１ 棒晶束的有效解离…………………………………………………………９７
１.５.２ 纳米棒晶的二次团聚………………………………………………………９８
１.５.３ 不同长径比棒晶的均一化…………………………………………………９９
１.５.４ 表面电位与胶体性能………………………………………………………９９
１.５.５ 沸石水与吸附性能………………………………………………………１００
１.５.６ 表面改性与补强性能……………………………………………………１０２
１.５.７ 分层、分类、分级圈定和开采…………………………………………１０２
１.６ 凹凸棒石黏土研究与产业发展趋势……………………………………………１０３
１.６.１ 基础研究成为研究重点…………………………………………………１０４
１.６.２ 功能改性成为研究热点…………………………………………………１０６
１.６.３ 增韧补强成为应用亮点…………………………………………………１０７
１.６.４ 高值利用成为产业持续发展主题………………………………………１０８
１.６.５ 产学研结合成为技术突破重要方式…………………………………… １１１
１.６.６ 政府是推进产学研结合的重要桥梁……………………………………１１５
参考文献…………………………………………………………………………………１１５
第２章 凹凸棒石的晶体结构和表征方法…………………………………………………１２８
２.１ 引言……………………………………………………………………………… １２８
２.２ 凹凸棒石的晶体结构…………………………………………………………… １２８
２.２.１ 凹凸棒石的基本结构…………………………………………………… １２８
２.２.２ 凹凸棒石的晶体学参数………………………………………………… １２９
２.２.３ 凹凸棒石的结构式……………………………………………………… １３１
２.２.４ 凹凸棒石的类质同晶取代……………………………………………… １３２
２.２.５ 凹凸棒石中铝离子的配位……………………………………………… １３６
２.２.６ 凹凸棒石结构中Ｈ２Ｏ、ＯＨ２和ＯＨ的位置……………………………… １３７
２.３ 凹凸棒石黏土的化学组成……………………………………………………… １３８
２.３.１ 不同地区凹凸棒石黏土的化学组成…………………………………… １３８
２.３.２ 不同断面凹凸棒石黏土的化学组成…………………………………… １４０
２.３.３ 不同酸处理凹凸棒石黏土的化学组成………………………………… １４２
２.４ 凹凸棒石黏土的比表面积……………………………………………………… １４３
２.４.１ 不同地区凹凸棒石黏土的比表面积…………………………………… １４４
２.４.２ 机械处理凹凸棒石黏土的比表面积…………………………………… １４４
２.４.３ 热处理凹凸棒石黏土的比表面积……………………………………… １４５
２.４.４ 酸处理凹凸棒石黏土的比表面积……………………………………… １４６
２.５ 凹凸棒石的表征方法…………………………………………………………… １４８
２.５.１ 红外光谱………………………………………………………………… １４８
２.５.２ ＸＲＤ衍射………………………………………………………………… １４９
２.５.３ ＳＥＭ和ＴＥＭ分析………………………………………………………… １５５
２.５.４ Ｚｅｔａ电位………………………………………………………………… １７０
２.５.５ 失重特征………………………………………………………………… １７３
２.５.６ 穆斯堡尔谱……………………………………………………………… １７６
２.５.７ 固体核磁………………………………………………………………… １７８
２.５.８ 其他表征手段…………………………………………………………… １７８
参考文献………………………………………………………………………………… １８０
第３章 凹凸棒石棒晶束解离……………………………………………………………… １８６
３.１ 引言……………………………………………………………………………… １８６
３.２ 干法处理………………………………………………………………………… １８７
３.２.１ 球磨处理………………………………………………………………… １８７
３.２.２ 碾磨处理………………………………………………………………… １８８
３.２.３ 对辊挤压………………………………………………………………… １９３
３.２.４ 辐照处理………………………………………………………………… １９４
３.３ 湿法处理………………………………………………………………………… １９４
３.３.１ 高速机械搅拌…………………………………………………………… １９５
３.３.２ 冷冻处理………………………………………………………………… １９６
３.３.３ 超声处理………………………………………………………………… １９６
３.３.４ 高压膨胀………………………………………………………………… １９７
３.３.５ 其他……………………………………………………………………… １９８
３.４ 干湿法处理……………………………………………………………………… １９８
３.４.１ 挤压－冷冻处理…………………………………………………………… １９８
３.４.２ 冷冻－碾磨处理…………………………………………………………… ２００
３.５ 高压均质处理…………………………………………………………………… ２０３
３.５.１ 高压均质技术…………………………………………………………… ２０３
３.５.２ 对辊挤压－高压均质……………………………………………………… ２０３
３.５.３ 冷冻处理－高压均质……………………………………………………… ２０９
３.５.４ 不同压力高压均质处理………………………………………………… ２１３
３.５.５ 干燥方式对凹凸棒石棒晶束解离的影响……………………………… ２１８
３.６ 溶剂处理对凹凸棒石解离分散的影响………………………………………… ２２３
３.６.１ 机械搅拌………………………………………………………………… ２２４
３.６.２ 高压均质过程…………………………………………………………… ２２８
３.６.３ 不同醇水比例…………………………………………………………… ２３６
３.６.４ 溶剂处理的作用机理…………………………………………………… ２３８
３.７ 凹凸棒石棒晶束解离一体化工艺……………………………………………… ２４１
参考文献………………………………………………………………………………… ２４１
第４章 凹凸棒石纳米矿物凝胶…………………………………………………………… ２４７
４.１ 引言……………………………………………………………………………… ２４７
４.２ 物理处理方式对凹凸棒石胶体性能的影响…………………………………… ２４９
４.２.１ 对辊处理………………………………………………………………… ２５０
４.２.２ 冷冻处理………………………………………………………………… ２５２
４.２.３ 高压均质处理…………………………………………………………… ２５５
４.２.４ 凹凸棒石胶体屈服应力………………………………………………… ２５８
４.２.５ 凹凸棒石胶体动态流变性能…………………………………………… ２６０
４.２.６ 凹凸棒石粒径分布……………………………………………………… ２６２
４.３ 无机盐改性对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ２６４
４.３.１ 不同类型酸处理………………………………………………………… ２６４
４.３.２ 不同价态硫酸盐改性…………………………………………………… ２６７
４.３.３ 不同价态阳离子盐改性………………………………………………… ２７０
４.３.４ 不同阴离子盐改性……………………………………………………… ２７７
４.３.５ 焦磷酸钠改性…………………………………………………………… ２８３
４.３.６ 偏铝酸钠改性…………………………………………………………… ２８８
４.４ 有机盐改性对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ２９４
４.４.１ 乙酸镁改性……………………………………………………………… ２９５
４.４.２ 有机钠盐改性…………………………………………………………… ２９８
４.４.３ 植酸钠改性……………………………………………………………… ３０２
４.５ 表面活性剂改性对凹凸棒石胶体性能的影响………………………………… ３０８
４.５.１ 表面活性剂类型………………………………………………………… ３０８
４.５.２ 油酸钠改性……………………………………………………………… ３１３
４.６ 无机－有机改性对凹凸棒石胶体性能的影响…………………………………… ３１７
４.６.１ 红外光谱分析…………………………………………………………… ３１７
４.６.２ Ｚｅｔａ电位分析…………………………………………………………… ３１７
４.６.３ ＳＥＭ分析………………………………………………………………… ３１８
４.６.４ 对凹凸棒石悬浮液黏度的影响………………………………………… ３１８
４.７ 溶剂分散处理对凹凸棒石胶体性能的影响…………………………………… ３２０
４.７.１ 机械搅拌………………………………………………………………… ３２０
４.７.２ 均质处理………………………………………………………………… ３２２
４.８ 凹凸棒石纳米矿物凝胶的应用………………………………………………… ３２６
参考文献………………………………………………………………………………… ３２８
第５章 天然水体浸泡对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ３３４
５.１ 引言……………………………………………………………………………… ３３４
５.２ 青海湖水浸泡对凹凸棒石结构和胶体性能的影响…………………………… ３３４
５.２.１ 浸泡对凹凸棒石结构的影响…………………………………………… ３３５
５.２.２ 浸泡对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ３３９
５.３ 苦咸水浸泡对凹凸棒石结构和胶体性能的影响……………………………… ３３９
５.３.１ 浸泡对凹凸棒石结构的影响…………………………………………… ３４０
５.３.２ 浸泡对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ３４２
５.４ 海水浸泡对凹凸棒石结构和胶体性能的影响………………………………… ３４５
５.４.１ 浸泡对凹凸棒石结构的影响…………………………………………… ３４５
５.４.２ 浸泡对凹凸棒石胶体性能的影响……………………………………… ３４６
参考文献………………………………………………………………………………… ３４８
第６章 凹凸棒石棕榈油脱色剂…………………………………………………………… ３５０
６.１ 引言……………………………………………………………………………… ３５０
６.２ 棕榈油及其脱色工艺…………………………………………………………… ３５１
６.２.１ 棕榈油…………………………………………………………………… ３５１
６.２.２ 脱色工艺………………………………………………………………… ３５１
６.２.３ 棕榈油的质量指标……………………………………………………… ３５２
６.３ 半干法制备棕榈油脱色剂……………………………………………………… ３５４
６.３.１ 酸活化对脱色效果的影响……………………………………………… ３５４
６.３.２ 不同硫酸盐对脱色效果的影响………………………………………… ３５６
６.３.３ 表面活性剂改性对脱色效果的影响…………………………………… ３５６
６.４ 湿法制备棕榈油脱色剂………………………………………………………… ３５８
６.４.１ 酸活化对脱色效果的影响……………………………………………… ３５８
６.４.２ 酸－热处理对脱色效果的影响…………………………………………… ３６２
６.４.３ 有机酸处理对脱色效果的影响………………………………………… ３６５
６.４.４ 酸复配改性对脱色效果的影响………………………………………… ３６８
６.４.５ 氨基磺酸改性对脱色效果的影响……………………………………… ３６９
６.４.６ 固体酸负载对脱色效果的影响………………………………………… ３７３
６.５ 天然高分子 /凹凸棒石复合物棕榈油脱色剂……………………………………
６.５.１ 壳聚糖 /凹凸棒石复合物对脱色效果的影响……………………………
６.５.２ 淀粉 /凹凸棒石复合物对脱色效果的影响………………………………
６.６ 硅烷偶联剂改性凹凸棒石棕榈油深度脱色剂………………………………… ３７７ ３７７ ３８３ ３８９
６.６.１ 结构表征………………………………………………………………… ３９０
６.６.２ 脱色性能测试…………………………………………………………… ３９２
６.７ 脱色废土再利用制备棕榈油脱色剂…………………………………………… ３９４
６.７.１ 再生脱色废土的利用方式……………………………………………… ３９５
６.７.２ 凹凸棒石脱色废土煅烧处理…………………………………………… ３９５
参考文献………………………………………………………………………………… ４０２
第７章 凹凸棒石干燥剂…………………………………………………………………… ４０７
７.１ 引言……………………………………………………………………………… ４０７
７.２ 预处理和改性对凹凸棒石吸湿性能的影响…………………………………… ４０９
７.２.１ 提纯处理………………………………………………………………… ４０９
７.２.２ 热处理…………………………………………………………………… ４０９
７.２.３ 酸处理…………………………………………………………………… ４１１
７.２.４ 添加剂…………………………………………………………………… ４１２
７.２.５ 造粒过程………………………………………………………………… ４１５
７.３ 凹凸棒石干燥过程的热力学和动力学性能…………………………………… ４１７
７.３.１ 热力学性能……………………………………………………………… ４１７
７.３.２ 动力学性能……………………………………………………………… ４２０
７.４ 凹凸棒石与其他干燥剂的对比………………………………………………… ４２１
７.４.１ 常用干燥剂的特点……………………………………………………… ４２１
７.４.２ 吸附性能对比…………………………………………………………… ４２２
７.５ 凹凸棒石干燥剂的应用………………………………………………………… ４２３
７.５.１ 中空玻璃干燥…………………………………………………………… ４２３
７.５.２ 空分装置干燥…………………………………………………………… ４２５
７.５.３ 在其他场合的应用……………………………………………………… ４２６
参考文献………………………………………………………………………………… ４２９
第８章 凹凸棒石三维网络纳米复合吸附剂及其应用……………………………………４３４
８.１ 引言……………………………………………………………………………… ４３４
８.２ 三维网络纳米复合吸附剂的制备方法………………………………………… ４３５
８.２.１ 本体聚合………………………………………………………………… ４３６
８.２.２ 乳液聚合………………………………………………………………… ４３６
８.２.３ 悬浮聚合………………………………………………………………… ４３６
８.２.４ 溶液聚合………………………………………………………………… ４３６
８.２.５ 分散聚合………………………………………………………………… ４３８
８.３ 三维网络纳米复合吸附剂的分类……………………………………………… ４４６
８.３.１ 阴离子型吸附剂………………………………………………………… ４４６
８.３.２ 阳离子型吸附剂………………………………………………………… ４４８
８.３.３ 其他类型吸附剂………………………………………………………… ４４８
８.４ 三维网络纳米复合吸附剂的响应性…………………………………………… ４４９
８.４.１ ｐＨ响应性…………………………………………………………………
８.４.２ 温度响应性……………………………………………………………… ４５０ ４５０
８.４.３ 磁响应性………………………………………………………………… ４５１
８.５ 三维网络纳米复合吸附剂的应用……………………………………………… ４５２
８.５.１ 氨氮废水处理…………………………………………………………… ４５２
８.５.２ 染料废水处理…………………………………………………………… ４６１
８.５.３ 重金属废水处理………………………………………………………… ４７３
８.５.４ 含油废水处理…………………………………………………………… ４９８
８.５.５ 放射性废水处理………………………………………………………… ５０８
８.５.６ 贵金属回收……………………………………………………………… ５０９
参考文献………………………………………………………………………………… ５１５
第９章 凹凸棒石处理方式对高吸水性树脂性能的影响………………………………… ５２３
９.１ 引言……………………………………………………………………………… ５２３
９.２ 高吸水性树脂制备方法………………………………………………………… ５２４
９.２.１ 纯有机单体聚合法……………………………………………………… ５２４
９.２.２ 有机－无机复合法………………………………………………………… ５２４
９.３ 有机－无机复合高吸水性树脂…………………………………………………… ５２５
９.３.１ 层状硅酸盐黏土插层复合……………………………………………… ５２５
９.３.２ 黏土表面活性羟基接枝聚合或交联…………………………………… ５４２
９.３.３ 黏土与有机成分物理共混……………………………………………… ５５７
９.４ 凹凸棒石处理方式对吸水性能的影响………………………………………… ５５７
９.４.１ 高速搅拌分散处理……………………………………………………… ５５７
９.４.２ 高压均质处理…………………………………………………………… ５５９
９.４.３ 石磨碾磨处理…………………………………………………………… ５６０
９.４.４ 冻融处理………………………………………………………………… ５６２
９.４.５ 冷冻－碾磨处理…………………………………………………………… ５６３
９.４.６ 提纯分级处理…………………………………………………………… ５６５
９.４.７ 热活化处理 ……………………………………………………………… ５６９
９.４.８ 酸活化处理 ……………………………………………………………… ５６９
９.４.９ 无机盐处理 ……………………………………………………………… ５７２
９.４.１０ 有机盐处理……………………………………………………………… ５７４
９.４.１１ 季铵盐处理……………………………………………………………… ５７６
９.４.１２ 氟表面活性剂处理……………………………………………………… ５７８
参考文献………………………………………………………………………………… ５７９
第１０章 聚乙烯醇 /凹凸棒石纳米复合膜………………………………………………… ５８７
１０ .１ 引言……………………………………………………………………………… ５８７
１０ .２ 聚乙烯醇纳米复合膜…………………………………………………………… ５８８
１０ .２.１ 聚乙烯醇 /氧化物纳米复合膜…………………………………………５８８
１０ .２.２ 聚乙烯醇 /碳纳米管纳米复合膜………………………………………５８９
１０ .２.３ 聚乙烯醇 /黏土纳米复合膜……………………………………………５９０
１０ .３ 聚乙烯醇 /凹凸棒石纳米复合膜………………………………………………５９２
１０ .３.１ 冷冻处理凹凸棒石对复合膜性能的影响………………………………５９３
１０ .３.２ 不同酸处理凹凸棒石对复合膜性能的影响…………………………… ５９５
１０ .３.３ 对辊处理凹凸棒石对复合膜性能的影响……………………………… ５９７
１０ .３.４ 高压均质处理凹凸棒石对复合膜性能的影响………………………… ５９８
１０ .３.５ 有机溶剂处理凹凸棒石对复合膜性能的影响………………………… ５９９
１０ .３.６ 含氟表面活性剂改性凹凸棒石对复合膜性能的影响………………… ６０２
１０ .３.７ 蒙脱石复合凹凸棒石对复合膜性能的影响…………………………… ６０３
１０ .４ 聚乙烯醇 /壳聚糖纳米复合膜…………………………………………………６０４
１０ .４.１ 聚乙烯醇 /壳聚糖复合膜………………………………………………６０４
１０ .４.２ 聚乙烯醇 /壳聚糖 /埃洛石纳米复合膜…………………………………６０６
１０ .４.３ 聚乙烯醇 /壳聚糖 /海泡石纳米复合膜…………………………………６０７
１０ .４.４ 聚乙烯醇 /壳聚糖 /蒙脱石纳米复合膜…………………………………６０８
１０ .５ 聚乙烯醇 /壳聚糖 /凹凸棒石纳米复合膜………………………………………６１０
１０ .５.１ 冷冻处理凹凸棒石对复合膜性能的影响………………………………６１３
１０ .５.２ 不同酸处理凹凸棒石对复合膜性能的影响…………………………… ６１３
１０ .５.３ 对辊处理凹凸棒石对复合膜性能的影响……………………………… ６１６
１０ .５.４ 高压均质处理凹凸棒石对复合膜性能的影响………………………… ６１７
１０ .５.５ 蒙脱石复合凹凸棒石对复合膜性能的影响…………………………… ６２０
参考文献………………………………………………………………………………… ６２３
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