凹凸棒石改性及膠體性能研究.pdf

1、凹凸棒石黏土是一種以凹凸棒石(APT)為主要成分的天然一維納米級硅酸鹽黏土礦物，被譽為“千種用土，萬土之王”，在鉆井泥漿、石化、建材、造紙、環(huán)保等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。天然APT的棒晶以棒晶束或聚集體形式存在，使其自身的膠體特性受到抑制，因此開發(fā)APT解離棒晶束和提升膠體性能的工藝具有重要意義。本論文采用天然湖水、海水和苦咸水對APT進行浸泡，考察了浸泡時間對APT膠體性能的影響;開展了高壓均質(zhì)技術(shù)協(xié)同化學(xué)改性解離棒晶束和提高APT膠

2、體性能的研究工作。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用天然青海湖水和海水浸泡APT，考察了浸泡時間對APT黏度的影響。結(jié)果表明，隨著湖水浸泡時間的延長，APT棒晶表面電荷呈現(xiàn)先增大后減小再增加的趨勢，但APT晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化。經(jīng)湖水浸泡90 d后，APT懸浮液耐剪切性能最好;湖水浸泡180 d后，APT懸浮液旋轉(zhuǎn)黏度提高了100％，懸浮穩(wěn)定性最好。海水浸泡60 d后，APT懸浮液的黏度最好。
　　2.采用天然苦咸水浸泡AP

3、T，考察了浸泡時間對黏度、懸浮性和流變性等性能的影響。結(jié)果表明，苦咸水中所含的金屬離子與APT棒晶表面離子發(fā)生了交換反應(yīng)，改變了棒晶的表面電荷，從而影響APT的膠體性能。浸泡90 d后，APT表現(xiàn)出最優(yōu)的懸浮穩(wěn)定性;浸泡180 d后，APT的黏度從1188 mPa·s提高到2444 mPa·s，提高了105.7％。
　　3.高壓均質(zhì)協(xié)同偏鋁酸鈉改性APT，可以實現(xiàn)一步法解離棒晶束和調(diào)控表面電荷。經(jīng)偏鋁酸鈉改性但未均質(zhì)的APT，黏度

4、較未改性未均質(zhì)樣品的黏度要低。經(jīng)30 MPa均質(zhì)處理后，可將APT的黏度提高47.2％（從1812 mPa·s到2668 mPa·s）;隨著偏鋁酸鈉量增加，Zeta電位逐漸變負，當(dāng)加入量為0.5 wt％時，Zeta電位為-25.4 mV。
　　4.以天然植酸(PA)為改性劑，在高壓均質(zhì)協(xié)同作用下對APT進行改性。研究了不同均質(zhì)壓力對APT的理化性能和膠體性能的影響。結(jié)果表明，在PA用量為APT質(zhì)量0.1 wt％的條件下，隨著均質(zhì)壓