1。1  凹凸棒土的结构及资源分布

凹凸棒土是一种层状结构的含水硅酸盐的粘结矿物，属于矿物学的海泡石家族。凹凸棒土的具体理论化学式为Mg5Si8O20（OH）2（OH2）4。4H2O，而理论的化学成分质量分数分别为：SiO2—56。96%，（Mg，Al，Fe）O— 23。83%，H2O—19。21%。但由于在形成过程中存在的需要，实际生产的凹凸棒石的晶体化学式和理论公式是不同的。基于离子与电荷平衡的关系，Drits V A[1]等提出了一种更合理的晶体化学式：

Mg5-Y-ZR3+Y-Z（Si8-XR3+X）O20（OH）2(OH2)4E2+(X-Y+2Z)/2(H2O)4

由图1-1[2]可见其基本结构单元由与C轴平行的硅双键组成，每个链由氧原子连接，而硅四面体（即硅四面体顶部）的自由基原子团交替地排列。这种排列使得四面体片在形成链的层状硅酸盐之间连续地连接。然而，四面体自由氧原子的不对称性决定了八面体片是不连续的，从而形成了许多孔道。凹凸棒石与其他链状硅酸盐的区别在于它含有四种水，即晶体结构内部孔道中的沸石水、表面吸附水、与八面体中间阳离子结合的结构水和位于孔道边部且结合了边缘八面体阳离子的结晶水[3]。其孔道截面约为0。38×0。63 nm。文献综述

图1-1  凹凸棒土的晶体结构示意图

Fig。 1-1 Crystalline structure of attapulgite

图1-2 凹凸棒土的电镜扫描图

Fig。 1-2 Sem scanning diagram of attapulgite

表1-1 凹凸棒土的成分组成

Table 1-1 Composition of attapulgite clay

元素 重量% 原子%

O K 50。32 64。13

Mg K 3。93 3。3

Al K 8。32 6。28

Si K 33。73 24。49

Au M 0。31 0。03

K K 3。38 1。76

凹凸棒土的基本结构可分为三个层次[4]：一是晶束的粗细长短；二是晶束的聚集状态；三是是否有孔在微结构中形成孔洞、裂纹等。在世界各大洲发现凹凸棒土矿物的情况中就发现具有工业意义的资源来讲，除中国外只有俄国、英国等国家发现了可开采和加工的凹土矿。在中国，苏皖地区的矿石是目前国内唯一探明的储量大、质量好且易于开采的凹凸矿，所以我国凹土矿储量的绝对数和总的资源量完全能够满足近期工业生产的需求且能与世界各国的比较中占较明显优势[5]。然而，天然凹土的杂质含量相对较高，削弱了凹凸土的原有性能，导致其使用的局限性，而我国的凹凸土矿开发的研究时间较短，矿石品位低、选矿和加工方法简陋、产业结构单一且适用范围窄，因此开发优质的矿土具有广阔的前景[6]。随着科学技术的发展，凹凸棒石在各领域的应用日益广泛，尤其是对各类改性凹凸棒土的需求量更大了，因此对于改性凹凸棒土的机理研究更为重要了。