目 录
1 引言 1
1.1 凹土棒石黏土 2
1.2 酸密度的测定 9
1.3 等电点 12
1.4 ZETA电位 12
2 实验 13
2.1 实验材料 13
2.2 实验仪器 13
2.3 实验过程 14
2.4 实验结果与讨论 16
结论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 引言
凹凸棒石黏土别名坡缕缟石，简称为凹土，是比较稀少，有独特性能，用途很广的非金属矿产，主要分布地区包括我国的盱眙，六合和安徽的明光地段。凹凸棒石粘土是1932年在美国首次被发现的，到现在已经有了80多年的历史。目前,世界上生产凹凸棒石粘土的国家主要有美国、英国、法国、德国、瑞士、意大利、瑞典、比利时、西班牙、印度、澳大利亚、俄罗斯、土耳其等国家和区域。我国的凹凸棒石粘土与其他国家比较，发现的时间晚了四十多年,到现在只发展了三十多年的时间，在粘土的研发、生产和加工水平上相对落后，还有非常大的研究空间。因此，研究凹土的性质极为重要。
本实验主要是测定在不同指示剂下不同来源凹土的表面酸密度，以及悬浮液的Ph对凹土的电学性能的影响。
1.1 凹土棒石黏土
1.1.1 凹土简介
凹凸棒石粘土就是指代主要矿物成份是凹凸棒土的一种天然的非金属粘土矿物，它矿物学上属于海泡石族[1~3]。凹土是链层状结构的硅酸盐矿物，它含有水镁铝，是2∶1型层状矿物。凹凸棒石呈土状、致密块状,从沉积岩和风化壳中产生，颜色有白色、青灰色、灰白色、灰绿色。土质很是细腻，有油脂般的光滑感,质地轻盈、性脆、吸水性很强、湿的时候有粘性和可塑性。我国自1976 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
年在江苏六合小盘山首次发现凹凸棒石粘土矿后,1982年又在江苏盱眙、安徽明光等地相继发现了大型凹凸棒土矿。由于我国开发利用水平低，以致使这种经济意义重大的矿藏的应用还只限于一般的填料，甚至以原土的形式廉价地出口德国等国,造成资源的浪费。我国目前对于这种粘土珍稀资源的研究还多限于一般的定性的鉴定和形貌观察。
凹凸棒土原土中含有70%～80%的凹凸棒土，10%～15%的蒙脱土和海泡石，4%～8%的石英，1%～5%的方解石或者白云石，在加工的过程中非粘土成分被除去。因此，最终的的产品中含有85%～90%的凹凸棒土。1940年Bradley首先阐明了凹凸棒土的结构(如图1-3所示)。
图1-3 凹凸棒石的理想结构示意图
凹凸棒土的典型化学式为Si8Mg5O20(OH)2(OH2)44H2O。据国外矿物分析，凹凸棒土的化学成分质量分数为：SiO2 53.61%，Al2O3 9.29% ，Fe2O3 3.1%，TiO2 0.39%，MgO 13.20%，CaO 0.2%，Na2O 0.04%，K2O 0.25%，H2O 19.8%。它是一种具有纤维状或链状结构的水合镁铝硅酸盐，其结构可分为3层。上下两层是硅氧四面体结构，中间是一层Mg-O八面体。这些结构单元按方格形式交错排列，构成c轴方向的双链状、沿a、b轴方向的层状结构。由于结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+。凹凸棒土的显微结构包括3个层次：(1)凹凸棒土的基本结构单元——棒晶，棒晶呈针状，长约1μm，直径0.01μm，与棒平行的沟槽宽约5×10-4μm，棒长与直径因产地而异；(2)由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束；(3)由晶束(也包括棒晶)间相互聚集而形成的各种聚集体(粒径通常在0.01～0.1mm)[1]。凹凸棒石粘土呈碱性，pH值为8～9，江苏盱眙凹凸棒石粘土的主要工艺性能为：胶质价55～65mL/15g；比表面积≥350m2/g；膨胀容4～6mL/g；吸蓝量≤24g/100g；内部孔道0.37nm×0.64nm；阳离子交换容量25～50mg/100g；导热系数0.06W/（m2℃）；电动电位-25.8mV；吸率水≥150%；吸油率≥80%[3]。
1.1.2 凹土性能
（1） 流变性
在低浓度下凹土可形成高粘度的悬浮液，随着剪切速率的增加，表观粘度而下降，具有剪切稀释性，因此该悬浮液是非牛顿流体。由于凹土所含棒状晶体的直径为纳米尺度，以棒晶或晶束的形态以一定的相互作用力( 吸附力) 在水中缠结，当凹土浓度适当时，棒晶构成“柴垛”式网状结构，就此拥有良好的流变性[4]。如果在凹土悬浮液系统中添加分散剂，就可以有效控制它的流变性。
（2） 吸附性
凹凸棒土的吸附性取决于它较大的表面积和表面物理化学结构及离子状态，其吸附作用包括物理吸附及化学吸附。物理吸附的实质是通过范德华力将吸附质分子吸附在凹凸棒土的内外表面。表面积和孔结构是其物理吸附作用的重要指标。晶体结构内部沸石通道的存在赋予了凹凸棒土巨大的内比表面积，同时由于单个晶体呈现细小的棒状、针状和纤维状及较高的表面电荷[5]，在分散时棒状纤维并不保持原先的方位，呈现毡状物无规则的沉淀。干燥后，它们密集在一起形成大小不均一的次生孔隙。这一特征使得凹凸棒土的比表面积很高。此外，晶体内部沸石孔道尺寸大小一致，使其具有分于筛的作用。凹凸棒土的化学吸附作用是其吸附作用的重要体现。
（3） 填充性
由于凹土特殊的针状、纤维状晶体结构且具有无毒、无味、无刺激、化学稳定、易干燥、硬度低等优点，因此，凹土具备良好的填充性能，作为高分子材料的填充剂，优于其它无机填料。目前应用于高分子材料作为填充剂的研究正成为凹土应用研究的热点。
（4） 催化性
凹土的孔道及集合体的微细孔隙结构，非等价阳离子类质同象置换及加热引起的晶体内部和表面产生路易斯酸化中心和碱化中心，粘土经热处理后所具有的较强机械性能和热稳定性，使凹土晶体不仅满足异相催化反应所需的微孔和表面特征，而且影响反应的活化能和反应级数，有利于有机化学反应中正碳离子化作用、酸碱协同催化作用，并且具有分子筛的择形催化裂解等特点[6]。因此，凹土本身可以作为催化剂。
（5） 耐热性
凹土的纤维网络构架，可使气体封闭在无数微小并且非连通空间里，因此凹土对流传热的效率不高，甚至很低，可以忽略不计，其传热主要以热传导和热辐射形式存在。而凹土和气体的热导系数很小，特别是气体的热导系数更小，所以凹土具有良好的耐热性能，保温效果良好，可作为保温材料[6]。
（6） 可塑性
粘土的可塑性与它的吸水性有密切的关系。人们详细研究了凹凸棒土及其他粘土的可塑性及吸水性。当水的质量分数达到其自重的100%时，凹凸棒土达到其塑性极限。因此可以说其塑性指数范围是1-100。然而，由于组成的变化，塑性指数通常在57- 123之间变化。一般来说，除了蒙脱土以外，凹凸棒土的吸水性及可塑性高于其他粘土。
其中，
当指示剂加到酸溶液中，建立新的平衡，(1)式到(3)式的关系仍成立。酸溶液使指示剂质子化的程度可通过测定酸型与碱型的浓度比 / 来鉴定。对给定指示剂，pKa是定值， / 的数值就由(3)式中最后一项来决定。于是定义：
亚苄基乙酰苯 无 黄 -5.6
蒽醌 无 黄 -8.2

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