膨潤土作為最重要的非金屬礦物之一，資源豐富，價(jià)格低廉，具有無毒、無化學(xué)污染、強(qiáng)吸附、吸濕、膨脹、催化、潤滑等特性，享有“有千種用途”的“萬能材料”之美稱。膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石為含水的層狀硅酸鹽礦物，結(jié)構(gòu)單元層TOT型。T層為〔SiO4〕四面體層，其中Si被類質(zhì)同象代換的量很小，層內(nèi)成分穩(wěn)定；O層為八面體層，蒙脫石屬二八面體型結(jié)構(gòu)，八面體位可被Al3+、Mg2+、Fe2+(Fe3+)占據(jù)，其中以Al3+為主，后幾種離子的含量變化較大。經(jīng)過提純、改型、改性的膨潤土蒙脫石含量高，雜質(zhì)少，粒度細(xì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能形成穩(wěn)定的凝膠狀態(tài)，且在中性和微堿性環(huán)境以及溫度不超過100℃時(shí)，粘度很穩(wěn)定，因而，膨潤土可成功應(yīng)用于紡織印染工業(yè)領(lǐng)域。我國的膨潤土儲量居世界第一位，現(xiàn)開采量為200萬t左右，主要集中在東北及東部沿海各省。在紡織印染工業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)膨潤土的研究還處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，其實(shí)際使用量還很小，有機(jī)膨潤土的開發(fā)應(yīng)用還沒有受到同行應(yīng)有的重視，因此，筆者希望此文能讓大家深入關(guān)注了解膨潤土，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高利用程度。
1.在紡織印染行業(yè)中的應(yīng)用
1.1作為纖維可染改性添加劑〔1〕
由于聚丙烯纖維大分子的非極性結(jié)構(gòu)，分子中沒有可與任何染料分子可結(jié)合的極性基團(tuán)，且因其結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)緊密，纖維內(nèi)部缺乏染料擴(kuò)散必需的孔隙，因此目前一般常用的染料，甚至分散染料也幾乎不能使其染色。東華大學(xué)郭曉等研究了聚丙烯/聚苯乙烯/膨潤土共混纖維，結(jié)果表明，添加劑聚苯乙烯/膨潤土復(fù)合粒子的加入使共混體系的結(jié)晶行為發(fā)生改變，聚丙烯纖維的晶體數(shù)目增多，尺寸減小，共混纖維的結(jié)晶度降低，無定型區(qū)域增加，提高了纖維的染色性能。
1.2在紗線上漿中的應(yīng)用〔2〕
經(jīng)過提純、改型、改性的膨潤土，有驚人的分散性、穩(wěn)定性和良好的粘結(jié)作用，并且與淀粉、天然纖維“相似相容”，有很好的結(jié)合力，在紡織工業(yè)上可作為漿料的組分之一。經(jīng)試用，發(fā)現(xiàn)淀粉漿料中配入一定量提純、改型、改性的膨潤土，效果良好，其表現(xiàn)為：
(1)配料工藝簡單，上漿后紗線外觀及手感良好；
(2)漿液均勻、無沉淀；
(3)粘度穩(wěn)定，在長時(shí)間的高溫下具有耐煮性和穩(wěn)定性；
(4)上漿率易控制且退漿容易；
(5)斷頭率低；
(6)吸濕性能好；
(7)節(jié)約糧食，降低成本，為企業(yè)增加效益，利國利民。
1.3在織物印花中的應(yīng)用〔3-5〕
活性染料具有色譜齊全、色澤鮮艷，制漿方便，印花工藝簡單，牢度較好等優(yōu)點(diǎn)，在棉布直接印花中占有重要地位。海藻酸鈉是目前活性染料中最為適用的糊料，用它作為活性染料糊料，可獲得手感柔軟、色澤鮮艷的印花織物。近年來，由于近海石油工業(yè)的發(fā)展，使海藻酸鈉的資源日趨減少，而紡織工業(yè)和食品工業(yè)的發(fā)展對它的需求卻與日俱增，供不應(yīng)求，價(jià)格持續(xù)上漲。
膨潤土的主要成分蒙脫石是含水的鋁鎂硅酸鹽，結(jié)構(gòu)單元層之間結(jié)合比較松弛，同時(shí)含有一定量的層間水。它在水中具有較高的分散性、膨脹性，膠體穩(wěn)定性好，經(jīng)改型、改性、增稠處理后形成的溶膠(礦物糊料)，同時(shí)具有印花糊料的一般特性(增稠性、流變性)，適用作織物印花糊料，因此可作為海藻酸鈉等有機(jī)糊料的部分代用品。
膨潤土礦物糊料部分替代海藻酸鈉用于活性染料及印地素染料印花有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)適用于全棉，滌棉以及絲綢等織物印制效果良好，產(chǎn)品得色率高，手感和色牢度均達(dá)到海藻酸鈉水平，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)拼混糊料不易變質(zhì)。由于蒙脫石是無機(jī)礦物，細(xì)菌對其作用甚小，在和部分海藻酸鈉拼混后，可延長糊料的壽命(夏季放置一周不變質(zhì))，減少生產(chǎn)“壞漿”的損失。膨潤土本身COD值很低，加上它有吸附作用，所以能降低印花污水的COD值，減輕污水處理負(fù)擔(dān)。
(3)經(jīng)廠家試用和經(jīng)濟(jì)核算，膨潤土礦物糊料用于織物印花，工藝簡單，需用設(shè)備少，便于推廣和應(yīng)用，既為印染廠家降低成本，又開發(fā)利用了膨潤土，具較好的社會與經(jīng)濟(jì)效益。
1.4在棉織物前處理過程中的應(yīng)用
東華大學(xué)姚永麗等〔6〕介紹了鈣基膨潤土經(jīng)無機(jī)酸活化后所得到的活性白土，其陽離子交換性進(jìn)一步增強(qiáng)，比表面積進(jìn)一步增加。在棉織物前處理過程中，加入活性膨潤土，可以利用它的陽離子交換性來吸附前處理浴中的Cu2+、Fe3+等重金屬離子，增加雙氧水(H2O2)的穩(wěn)定性，減少對織物的損傷，而且可以防止在棉織物上產(chǎn)生銹漬或雜質(zhì)沉淀，提高織物的白度，并且由于活性白土的比表面積很大，且有很強(qiáng)的吸附作用，從而有助于棉纖維上油劑及蠟狀物質(zhì)的去除。
1.5在活性染料染色凈洗中的應(yīng)用〔6〕
以天然鈣基膨潤土為原料，通過活化、陽離子表面改性制得一種生態(tài)型凈洗劑。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)其凈洗后的活性染料染色織物不僅具有優(yōu)良的皂洗牢度，而且凈洗殘液的COD Cr值很低，它可用作一種新型“綠色”織物凈洗劑。
1.6在染色中的應(yīng)用〔7〕
有機(jī)膨潤土主要用于合成纖維織物的染色助劑，由于合成纖維本身缺乏親水性，其濕潤性就更差，這樣造成合成纖維染色有時(shí)染色不均。利用有機(jī)膨潤土與染料及水的雙重親水性，在染色過程中會提高染色的勻染度和染色率。經(jīng)加入十六烷基三甲基溴化胺的膨潤土的染料液對腈綸毛線染色，結(jié)果染出的毛線色澤鮮艷，膨松，均勻度高。
1.7用作織物柔軟劑
利用有機(jī)膨潤土易吸附在纖維表面的特性，用作織物柔軟劑〔7〕，可起到潤滑、吸濕和抗靜電的作用。
1.8在印染廢水處理方面的應(yīng)用
由于染料廢水日排出量大、色度高、水質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)，使其很難用傳統(tǒng)的方法處理且對水環(huán)境的危害十分嚴(yán)重。膨潤土經(jīng)改性后，可用來處理染料廢水。趙大傳等〔8〕通過高溫焙燒法、硫酸酸化法和有機(jī)季銨鹽法分別對膨潤土進(jìn)行改性，朝陽膨潤土并利用改性膨潤土對活性翠藍(lán)KN-G染料廢水進(jìn)行靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3種改性膨潤土的吸附能力較原土均有不同程度的提高，其中有機(jī)膨潤土對染料廢水的吸附效果最佳。
Li Wang等〔9〕使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殼聚糖對膨潤土改性，在對該復(fù)合吸附劑進(jìn)行了FTIR和XRD分析的同時(shí)，研究了殼聚糖、膨潤土和改性膨潤土對染料CongoRed的吸附性能，發(fā)現(xiàn)：改性膨潤土顆粒對CR的吸附量明顯高于殼聚糖或膨潤土單獨(dú)吸附時(shí)的量，且吸附過程符合Langmuir模型。
中科院聶錦旭等〔10〕用Fe鹽改性膨潤土處理染料廢水，在溶液pH4.0、振蕩時(shí)間30 min、改性膨潤土投加量0.025 g/L時(shí)，F(xiàn)e、Fe改性膨潤土對20mg/L亞甲基藍(lán)的去除率分別達(dá)到85.7%和95.2%，效果很好。
近來，浙江大學(xué)〔11〕研究者合成的有機(jī)膨潤土可以一步法除去印染廢水中的酸性染料以及陽離子表面活性劑，且等溫吸附過程符合Langmuir模型。
2.存在問題與展望
在我國，有機(jī)膨潤土的合成始于上世紀(jì)70年代末，進(jìn)入上世紀(jì)80年代國內(nèi)還沒有這方面的研究報(bào)道。近年來，隨著人們對有機(jī)膨潤土應(yīng)用的認(rèn)識，國內(nèi)在有機(jī)膨潤土這一領(lǐng)域的研究開始活躍，并取得了一些成果，但在膨潤土的研發(fā)過程中，也反映出了一些問題：
(1)盡管有關(guān)膨潤土應(yīng)用于紡織印染行業(yè)的理論研究已有了良好開端，但是要想把實(shí)驗(yàn)的研究成果盡快應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，還有許多實(shí)際問題需要我們解決。
(2)膨潤土的回收再生問題，理論上可以再生，但膨潤土的價(jià)格較低，且處理成本較高，所以研究者應(yīng)深入研究改性劑的種類及再生方法，降低處理成本，努力拓寬應(yīng)用范圍。
(3)膨潤土是一種粉末狀粘土，經(jīng)水浸泡后發(fā)生溶脹，形成泥漿，固液很難分離。因此，適宜的加工條件是將膨潤土用于實(shí)際染料廢水處理時(shí)必須解決的首要問題。
但是，瑕不掩瑜，由于膨潤土本身價(jià)格低廉，儲備豐富且易得，具有較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性，對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在生態(tài)型紡織助劑的開發(fā)應(yīng)用過程中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，相信不久的將來，改性膨潤土?xí)蔀橐环N當(dāng)之無愧的環(huán)保型“綠色”紡織助劑。
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