吸附性陽離子類型及測試方法對黏土礦物比表面積的影響.pdf

1、黏土中的礦物成分是影響甚至決定其物理化學(xué)性質(zhì)最重要的因素，黏土礦物種類繁多，廣西和云貴地區(qū)的紅黏土中常見的黏土礦物主要有高嶺石、伊利石、蒙脫石三類，紅黏土的物理力學(xué)指標(biāo)和水化性質(zhì)隨黏土礦物成分的不同變化較大。其中的比表面積（Specific Surface Area）是表征土壤的重要物理指標(biāo)之一，可以反映土壤的水分運(yùn)移、離子交換等水化能力和界限含水率、顆粒粒徑大小等物理指標(biāo)。本文選取亞甲基藍(lán)法（MB法）和乙二醇乙醚法（EGME法），以高

2、嶺石、伊利-高嶺石、蒙脫石三類黏土礦物為研究對象，分析了交換性陽離子類型和濃度對比表面積測試方法的影響，并使用X衍射分析技術(shù)和測定Zeta電位對其原因進(jìn)行分析，主要研究結(jié)果如下：
　　（1）配置1mol/的KCl, NaCl, MgCl2和CaCl2溶液，使用這四種鹽溶液將黏土礦物進(jìn)行飽和，離心后干燥過篩，制成不同類型鹽基黏土礦物。使用乙二醇乙醚法和亞甲基藍(lán)法測定制得土樣的比表面積，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陽離子類型及測試方法對蒙脫石比表面積測試

3、值有明顯影響。使用亞甲基藍(lán)法所測比表面積值，按影響能力的大小順序?yàn)镹a+＞Mg2+＞Ca2+＞K+；使用乙二醇乙醚法測得的比表面積值按陽離子影響能力大小排序?yàn)镃a2+＞Mg2+＞Na+＞K+。鹽溶液處理對伊利-高嶺石影響較小，高嶺石的比表面積變化最小。
　　（2）對于經(jīng)過鹽溶液處理的蒙脫石土樣，與原狀樣相比其比表面積值均減小。對其進(jìn)行 X衍射實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蒙脫石晶層擴(kuò)張情況隨著不同鹽溶液的處理而不同，一般地擴(kuò)張順序?yàn)镃a2+＞Mg2+

4、＞Na+＞K+，與乙二醇乙醚吸附法所測比表面積變化順序相符合；但是晶層擴(kuò)張情況與亞甲基藍(lán)法相差較大。對于兩種方法，經(jīng)過K+的蒙脫石比表面積值均最小，通過HighScore軟件分析可以得到K+處理蒙脫石礦物發(fā)生一定的變性，變?yōu)橐晾?蒙脫混層礦物。
　?。?）對于使用亞甲基藍(lán)法所測蒙脫石比表面積，實(shí)驗(yàn)的工作狀態(tài)為懸液，不能只從干粉樣的X衍射結(jié)果角度解釋測試結(jié)果。通過逐漸增大蒙脫石含水率，對其進(jìn)行 X衍射，發(fā)現(xiàn)水對晶層擴(kuò)展有不可忽視的作

5、用。在亞甲基藍(lán)法的懸液測試狀態(tài)下，蒙脫石晶層充分?jǐn)U展，晶層擴(kuò)張理論不足以解釋比表面積大小順序。
　?。?）將亞甲基藍(lán)法測試方法中的蒸餾水換為不同濃度的陽離子溶液，測定陽離子濃度對比表面積測試方法的影響。蒙脫石在濃度越高的鹽溶液中實(shí)測比表面積越小，濃度對測試方法的影響實(shí)質(zhì)上是對亞甲基藍(lán)吸附效果的影響。
　　（5）柳州土屬于桂北地區(qū)典型紅黏土，其含有的黏土礦物為高嶺石和部分伊利石，黏土比表面積與其液限含水率有一定的對應(yīng)關(guān)系，陽離