粘土原礦改性成活性礦物干燥劑的實驗

一、不同改性劑的加入量實驗：

原礦凹凸棒粘土對液態水的吸附量很大，可達到150%[1]，這是因為凹凸棒粘土對液態水的吸附，在發生多層吸附的同時發生了“毛細凝聚”，使得液態水有可能充滿孔隙,但原礦凹凸棒粘土吸收氣態水分子能力卻并不強，故直接作為礦物干燥劑使用效果并不理想，需要對其進行改性處理才能作為礦物干燥劑使用。在凹凸棒粘土這一特性的啟發下，我們選擇了幾種較為合適的改性劑對原礦凹凸棒粘土進行改性處理。它們都具有以下一些特征：本身對氣態水分子的吸附能力強，并且在吸附后能夠使水液化;由于某些原因本身不能直接作為干燥劑使用;無毒無污染，價格便宜。

①改性劑A：

稱取一定量的改性劑A，加入適量蒸餾水充分溶解，再按所需配比加入原礦凹凸棒粘土粉，混合均勻后制成粒徑為2～3mm的球形顆粒，放入烘箱中在105℃下烘干，時間為2h。按以上方法制得不同配比的樣品，將所得樣品在不同濕度下按GB6287測定吸濕率，數據見表1：

表1 加入不同量A后在不同相對濕度下的吸濕率(%)

注：表中“A 加入量(%)”為“A”占“凹凸棒粘土與A 混合物”的比，100表示是純A。

表1 中數據表明，加入改性劑A后的樣品吸濕率比原礦凹凸棒粘土和提純凹凸棒粘土有了明顯的提高，且隨著A加入量和相對濕度的增加而增加，例如在RH=80%時與原礦凹凸棒粘土相比最高增幅達260%。為了驗證A的加入提高了原礦凹凸棒粘土的吸濕率，我們對表1中數據做了如下分析：按照原礦凹凸棒粘土和改性劑A的吸濕率來計算樣品中所含的原凹凸棒粘土和A單獨吸濕時的吸濕率之和，再與實驗測得的數據比較，繪制成圖1 ：

　　■——加入改性劑A后的樣品吸濕率

　　▲——樣品中A與原礦凹凸棒粘土單獨吸濕時吸濕率計算值之和

　　圖1“協同效應”

　　圖1表明，樣品的吸濕率要比理論計算出的原礦凹凸棒粘土和A單獨吸濕時的吸濕率之和要高，說明A 的加入不僅自身吸附了大量的水汽，還改善了凹凸棒粘土的吸濕性能。分析原因如下：前述實驗已經說明凹凸棒粘土對水汽的吸附性能不好，但對液態水的吸附性能很強，而我們加入的改性劑A 正好彌補了這一缺陷，A對水汽的吸附能力特別強，且在吸附后使水液化，此時凹凸棒粘土就發揮了吸附液態水強的優勢，將水儲存于孔道內，這就充分發揮了兩者的優勢，形成了優勢互補，我們把這種現象稱之為“協同效應”。

　?、诟男詣〣與C

　　按①的方法制備樣品并測定吸濕率，數據見表2和表3：

　　表2 加入不同量B后在不同相對濕度下的吸濕率(%)

　　表3 加入不同量C后在不同相對濕度下的吸濕率(%)

　　從表2、表3中數據來看，改性劑B、C的加入也能夠較好改善原礦凹凸棒粘土的吸濕性能，吸濕率隨加入量和相對濕度的增加而增加，但效果不如A明顯，因此作為改性劑A更加優越。

　?、廴N改性后的干燥劑與常用干燥劑硅膠的吸濕性能比較：

　　按前述實驗方法對三種改性后的干燥劑(改性劑加入量均為15%)和硅膠在不同相對濕度下測定吸濕率，繪制成圖2 。由圖可以看出，加入A 、C以后的改性凹凸棒粘土干燥劑吸濕性能明顯高于硅膠(尤其是在高濕度下) ，如在RH=80%時，加入A的改性干燥劑吸濕率為同一條件下硅膠的近1.7倍。

　　圖2 三種改性后的凹凸棒粘土干燥劑以及硅膠吸濕性能的比較

　　二、粘結劑的加入：

　　使用KC-1型顆粒強度測定儀對顆粒凹凸棒粘土干燥劑吸濕前后的強度進行測定，我們發現吸濕以前顆粒強度很高，可達70～80N/顆，但吸濕以后的強度很低，在高濕度下甚至軟化，影響正常使用，因而我們考慮通過加入某種粘結劑來提高吸濕以后的強度。經過比較，本次試驗選用了價格較低的水玻璃作為粘結劑，按4% 的比例稱取水玻璃，將水玻璃、蒸餾水、改性后的凹凸棒粘土粉按一定配比攪拌均勻，制成直徑2～3mm的球形顆粒，在105℃下烘干。經實驗測定，加入粘結劑后制成的干燥劑，其吸濕率略有下降，但吸濕后的強度有了很大提高，可達30~40N/顆，能夠滿足使用要求。

　　三、結論：

　　實驗表明，由于原礦凹凸棒粘土與提純凹凸棒粘土吸濕(氣態水)性能較差。鑒于凹凸棒粘土的吸水率(液態水)很大，為了使其能夠成為一種優異的干燥劑材料，我們加入了本身就具有吸濕性能的改性劑。改性劑的加入，能取長補短，產生“協同效應”，有效的發揮了凹凸棒粘土對液態水吸附能力強的特點，大大提高了吸濕性能。在加入粘結劑提高了強度以后，仍然具有很高的吸濕率。這種通過改性的凹凸棒粘土干燥劑我們稱作活礦干燥劑，由于生產工藝簡單，成本低，無毒無污染，且能反復再生，因此被廣泛應用。