改性海泡石粉体的孔结构

海泡石是一种纤维状镁硅酸盐粘土矿物，理论结构式为Si12Mg8O30(OH)4(H2O)4·8H2O[1]。在其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，具层状和链状的过渡型特征[2]。正是由于这种独特的结构，使得海泡石的比表面积高,孔隙率大，具有良好的吸附性、流变性和催化性，应用前景十分广阔。

然而天然海泡石矿品位低，杂质含量较高，且表面酸性弱、通道小、热稳定性不好，这些弱点限制了海泡石的应用。因此必须预先经过提纯、超细加工、改性等一系列处理，进一步改善其优良性能，使其作为吸附剂、净化剂、离子交换剂、除臭剂、补强剂、悬浮剂、触变剂、填充剂等应用于水处理、催化、橡胶、涂料、化肥、饲料等工业方面，另外海泡石较好的抗盐性能和耐高温性能使其作为钻井优质泥浆原料应用于石油钻井、地热钻井等方面。

海泡石的改性——酸处理

海泡石结构中的Mg2 ＋是弱碱，遇弱酸会生成沉淀而沉积于海泡石的微孔结构中，故目前处理酸均为强酸(HCl 、H 2SO 4、HNO 3 等）。酸处理海泡石均为H + 取代八面体中的M g2 ＋，并与S i- O 骨架形成S i- O H 基。由于位阻作用，H + 首先与通道边缘的Mg2+ 反应，并逐渐向中间位置深入而形成不同脱镁水平的改性海泡石，而四面体骨架相对保持稳定。经酸处理的海泡石与天然海泡石相比，内部通道连通，比表面积增大，半径小于1nm 的孔洞数量减少，

而半径为1 ～5nm 的孔洞百分率增加，使之对特定反应具有适宜的孔径和高的比表面积。表面仍然只存在L 酸，且表面酸中心热稳定性有所增强，表面酸中心数量增加。可用来制备高比表面积的催化剂或催化剂载体等。改性的程度受酸的浓度、改性时间等影响。改性的程度可用海泡石的脱镁率来表示。酸的浓度越高，对海泡石的脱镁能力越强，但脱镁速度随酸浓度的增加逐渐减小。随着改性时间的增加，脱镁率随之增加。当改性处理一定时间后，脱镁率增加的不明显。可能是H+ 逐步向孔道深处扩散的同时，H+浓度逐渐降低，海泡石镁含量逐步减少。因此要通过实验来确定最佳的酸浓度、改性时间。海泡石样品的X - 射线衍射结果表明，随着海泡石的酸改性程度增加，海泡石晶体结构中按八面体配位的镁离子相对减少，硅氧四面体结构的氧化硅相对增多，镁离子的脱去使得海泡石结构发生了变化，在酸性介质中转变为有Si-OH 基团的氧化.