沈阳化工大学无机材料科学基础-粘土-水系统性质.ppt

（四）粘土的可塑性 1、定义 当粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪切应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。 2、产生原因 引力：范德华力、局部边－面静电引力、毛细管力，作用范围 2nm。 斥力：静电斥力（粘土颗粒间的ζ-电位），作用范围 20nm。 粘土颗粒间作用力 塑性泥团中：引力和斥力平衡 3、影响因素 （1）含水量的影响： （2）电解质的影响：吸附阳离子的种类 （3）粘土矿物组成的影响： （4）颗粒大小和形状的影响： （5）泥料处理工艺的影响： （6）腐殖质含量、添加塑化剂的影响： 2、瘠性料的悬浮 1、概述 （1）料浆PH值的控制 （2）有机表面活性剂的添加 五、 瘠性料的悬浮与塑化 （1）料浆PH值的控制 在Al2O3－H2O系统中，加入少量盐酸： 例： 在酸性介质中： 在碱性介质中： （2）有机表面活性剂的添加 阿拉伯胶：加入量少时聚沉；加入量多时悬浮。 三、瘠性料的塑化 1、天然塑化剂：粘土 2、有机塑化剂：有机高分子化合物 固体的表面力场 固体的表面结构（离子晶体、粉体、玻璃） 晶界与晶界能 粘土粒子的荷电性、带电机理 说明粘土中水的类型与作用 阳离子交换容量、粘土中阳离子交换顺序 ζ-电位及其影响因素 泥浆的稀释机理与胶溶的条件 触变性 可塑性 本章总结： 无机材料科学基础 第四节 粘土-水系统性质 粘土胶体 粘土的离子吸附与交换 粘土-水系统的电动性质 粘土-水系统的胶体性质 瘠性料的悬浮与塑化 1. 带电机理 1）晶格内离子的类质同晶取代 2）颗粒边棱的价键断裂（边棱破键） 3）颗粒表面（有机）腐殖质电离 一、粘土胶体 （一）粘土的荷电性及带电原因 2. 负电荷 （1）各族矿物荷负电的多少，取决于晶格内的同晶置换的多少 蒙脱石 伊利石 高岭石 （2）负电荷分布 层状硅酸盐的板面上 3. 两性电荷 （1）荷电性与介质PH值的关系 高岭石在酸性条件下，边面带正电 （2）正电荷分布 层状硅酸盐的边棱、边面上 4. 净电荷 粘土带负电荷 （二）粘土与水的结合 三种途径： 通过氢键结合 极性水分子在粘土表面的定向排列 水化离子带进去的水 1. 粘土与水的结合方式 （2）吸附水 （1）结构水 2. 粘土中水的类型（位置、作用） 以OH基的形式存在于粘土矿物的晶格结构中 以水分子（H2O）的形式吸附在粘土矿物层间 按结合力的大小，吸附水又可分为： 牢固结合水 疏松结合水 自由水 结构水 结合水 自由水 牢固结合水 松结合水 含 义 以OH基形式存在于粘土晶格结构内的水 吸附在粘土矿物层间及表面的定向水分子层，它与粘土胶粒形成整体并一起移动 粘土表面定向排列过渡到非定向排列的水层，它处于胶粒的扩散层内 粘土胶团外的非定向水分子层 作用范围 在粘土的结构内 3～10个水分子层 20nm 20nm 特 点 脱水温度高（400～600℃），脱水后粘土结构破坏 脱水温度低（100～200℃），脱水后晶格结构不受破坏 密度大、热容小，介电常数小，冰点低 （3）影响结合水量的因素 1）粘土矿物的种类： 蒙脱石 高岭石 2）粘土的分散度： 细度越大，结合水量越高 3）吸附离子的种类： 不同价： M＋ M2＋ M3＋ 同 价： Li＋ Na＋ K＋ （三）粘土胶团结构 二、 粘土的离子交换与吸附 1、离子交换的概念 粘土阳离子交换：粘土颗粒吸附的阳离子被溶液中其它浓度大、价数高的阳离子所交换 2、离子交换的特点 1）同号离子相交换 2）等当量交换 3）交换、吸附是可逆过程 4）交换不影响粘土本身结构 3、吸附与交换的区别 离子吸附和离子交换是一个反应中同时进行的两个不同过程。 离子吸附：是粘土胶体与离子之间的相互作用 离子交换：是离子之间的相互作用 应用：提纯粘土和制备单一离子的粘土 4、阳离子交换容量 阳离子交换容量：为PH＝7 时100g干粘土所吸附的离子的毫克当量数。 影响因素： 1）粘土矿物组成： 与同晶置换多少有关 蒙脱石 伊利石 高岭石 2）粘土的细度、含腐殖质数量、溶液的PH值、离子浓度等 常见粘土的阳离子交换容量 矿物 高岭石 多水高岭石 伊利石 蒙脱石 蛭 石 阳离子交换容量（100g土）/mmol 3～15 20～40 10～40 75～150 100～150 5、阳离子交换