凹凸棒石
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凹凸棒石（Attapulgite）
又名坡縷石或坡縷縞石（Palygorskite），是指以凹凸棒石（attapulgite ）為主要組分的一種粘土礦物。
凹凸棒石在礦物學分類上隸屬於海泡石族，為一種晶質水合鎂鋁矽酸鹽礦物，1862年俄國學者隆夫欽科夫最早於烏拉爾礦區的熱液蝕變產物中發現了這一礦物並將其命名為坡縷石（Palygorskite)。法國學者拉巴朗特（J.D.Laporent)於1935年又在美國喬治亞州凹凸堡（Attapulays)和法國莫摩隆（Mormoriron)沉積岩層中發現了此種礦物，並命名為凹凸棒石（Attapulgite)。
習慣上人們將沉積成因的呈土狀者稱為凹凸棒石，將熱液成因的呈絨狀、纖維狀的稱作坡縷石。
具有獨特的層鏈狀結構特徵，在其結構中存在晶格置換，故晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽鹼等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力。並具有一定的可塑性及粘結力，Bradley(1942)提出了凹凸棒石理想晶體化學式：
Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4.4H2O。
凹凸棒石具有介於鏈狀結構和層狀結構之間的中間結構。凹凸棒石呈土狀、緻密塊狀產於沉積岩和風化殼中，顏色呈白色，灰白色，青灰色，灰綠色或弱絲絹光澤。土質細膩，有油脂滑感，質輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強。濕時具粘性和可塑性，乾燥後收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散。懸浮液遇電介質不絮凝沉澱 。
凹凸棒石的用途有兩千種以上，主要用於石油鑽井抗鹽、抗高溫的泥漿原料。
凹凸棒土素有千土之王的稱號，在工業和其它多種行業上具有特種用途。
1860年，俄羅斯學者薩夫欽科夫（Tsavtchenkov）最早在烏拉爾坡縷縞斯克(Palygorsk)礦區的熱液蝕變帶中發現了該礦物，外貌像馬糞，1862年其據產地命名;1913年費爾斯曼(A E.Fersman)將該礦物正式命名為Palygorskite 。Palygorskite ，中譯名為坡縷縞石、坡縷石。1935年，法國學者拉帕倫特（J .D. Lapparent）在美國奧特堡（Attapulgus）、喬治亞（Georgia）、昆斯（Quincy）、佛羅里達（Florida）和法國莫爾摩隆（Mormoiron）的沉積岩中發現該礦物，並命名為Attapulgite。1976年中國學者許冀泉等在中國江蘇省六合縣竹鎮小盤山發現該礦，許冀泉根據奧特堡之音同時兼顧該礦的晶體結構特徵，譯成「凹凸棒石」，近年來在國內傳用；1982年江蘇盱眙縣雍小山等發現凹凸棒石粘土礦，經江蘇地勘部門勘查評價，為大型礦床規模；1984年在南京地質礦產研究所幫助下安徽嘉山縣明光一帶也找到了凹凸棒石粘土，之後相繼在全國14個省區發現凹凸棒石粘土礦床（點）。1982年，世界粘土礦物命名委員會認為，坡縷縞石（Palygorskite）與凹凸棒石（Attapulgite）兩者晶體結構一致、化學成分相同，應屬同一礦物種；按照命名優先原則，規定統一命名為坡縷縞石。儘管如此，這兩種名稱在文獻和演講中，同時見及，廣為流傳。其實，有關該礦物名稱還有許多，如鎂山軟木，山軟木、山柔皮(Mountain Leather ) ,山皮（Mountain Shin），山石棉、石棉（Mountain Cork），山石棉狀聚集物(Mountain–Cork–like accumulations)，綠坡縷縞石，打白石，漂白土（Fuller 『s Earth），活性蛋白、蛋白石、白土（White Earth），馬雅藍（Maya Blue，系與藍靛混合製成著名「馬亞藍」染料）等。據統計，該礦物名稱使用幾率最多的依次為：坡縷縞石、凹凸棒石、漂白土或白土。
凹凸棒石礦物幾乎遍及世界各地，但具有工業意義的礦床所佔比例不大，僅限於美國、中國、西班牙、法國、土耳其、塞內加爾、南非、澳大利亞、巴西、以色列、沙烏地阿拉伯、瑞士、英國 、俄羅斯（Irkutsk ,伊爾庫茨克）、吉爾吉斯、哈薩克、烏克蘭、亞美尼亞、亞塞拜然、白俄羅斯、尼日等國，據不完全統計,世界探明儲量約1.5億噸。
凹凸棒石又名坡縷石或坡縷縞石，是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁矽酸鹽粘土礦物。其理想分子式為：(Mg，Al，Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)4?4H2O，理論化學成分為：SiO256.96%；(Mg，Al，Fe)O 23.83%；H2O 19.21%。
凹凸棒石粘土（別稱凹土、漂白土、白土、山軟木等）具有特殊的纖維結構、不同尋常的膠體和吸附性能，具有廣泛的應用領域，有「千土之王」、「萬用之土」等美譽。
凹凸棒石（坡縷縞石）的不同的變種、理想結構式、晶體結構和晶體結構模型的物化性能有差異，應用也不完全相同，因此，要具體研究。
盱眙地區的品位為高、儲量為大，該地區優質凹凸棒石粘土已探明儲量在6700萬噸以上，有用粘土總量達5億噸。
凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石為主要組成部分的一種粘土礦，其集合體為土狀塊體構造，顏色為灰白色、青灰、微黃或淺綠，油脂光澤，比重輕（2.0～2.3g/cm3），摩氏硬度2-3級,潮濕時呈粘性和可塑性,乾燥收縮小,且不產生龜裂,吸水性強,可達到150%以上,PH=8.5±1,由於內部多孔道，比表面大，可達500m2/g以上,大部份的陽離子、水分子和一定大小的有機分子均可直接被吸附進孔道中，電化學性能穩定，不易被電解質所絮凝，在高溫和鹽水中穩定性良好。
目前，反映凹凸棒石的物化性能主要有以下指標，並與蒙脫石略作比較如下：
1、吸藍量：凹凸棒石粘土的吸藍量，一般低於蒙脫石，為24g /100g ±。
2、膠質價：凹凸棒石的膠質價低於蒙脫石，一般為40~50ml /15g。
3、膨脹容：凹凸棒石粘土的膨脹容低於蒙脫石粘土，一般為4~6ml /g .
4、pH值： 凹凸棒石粘土呈鹼性， pH值為8~9。
5、比表面積：凹土比表面積很高，大於其他粘土礦物，通常為146~210m2 /g（BET法）。
6、陽離子交換容量（CEC）：凹凸棒石粘土的陽離子交換容量比蒙脫石低。凹凸棒石粘土可交換Ca 離子為15~25mmol /100g ，可交換Mg 離子為5~15mmol/100g 。
7、吸附脫色性：凹土不同品位（%）的脫色力有差異，如：30%，45~50；70%，55~100；75%，110~115 ；85%，120~130。表明凹土含量在 75~85%時，脫色力可達到或超過活性白土（蒙脫石）脫色力(114)標準。
8、選擇性吸附：為蒙脫石所沒有。極性分子主要是水和氨，其次是甲醇、乙醇，都能被其管道吸附，而氧等非極性分子則不能。其吸附能力依次為：水>醇>醛>酮>正烯>中性脂>芳烴>環烷烴>烷烴。吸附能力高低取決於比表面積大小，而吸附選擇性則與礦物結構、通道尺寸、形狀等有關。凹凸棒石對水的吸附在200~400°C焙燒後達到最大值（比表面積大），超過400°C則吸附量減少。在不同溫度下凹凸棒石脫水量也有差異，如下表1。
9、催化性：凹土具有表面活性中心，除吸附外，還有催化作用。凹土可用作乙醇轉化為乙烯的催化劑（Dandy ，1982），也可作為催化劑載體。
10、粘滯性：是指流體內部假想平面兩側流體相對流動性質，用粘度表示。表示膠粘劑性能的一項指標，不同用途有不同要求。標準值：3300~4500；單位：cP s ,
11、吸水性：凹土有很強吸水性，一般為24.3%，較蒙脫石（20.2%）高，加之熱穩定性，適於配製深鑽井泥漿；由其配製的懸浮體經攪拌後，纖維相互交叉、澱積，形成「亂稻草堆狀」網架結構，是其保持懸浮體穩定的決定因素，即懸浮體的流變特徵取決於纖維結構的機械參數而不取決於顆粒的靜電引力；它又有良好抗鹽穩定性，用其配製鑽井泥漿用于海洋鑽井和鑽高壓鹽水層有很好的懸浮性能。
12、滅菌、除臭、去毒、殺蟲性：凹土具很強滅菌、除臭、去毒、殺蟲能力。如用於腹瀉，是用其吸附腸胃中的毒菌；40g /m 3凹土能使氣體中的NH 3由100×10-9降低到18×10-9；凹土細小針狀顆粒對昆蟲表面磨蝕及對昆蟲類脂化合物吸附，導致昆蟲快速死亡，以及軍工用於防護裝置吸附毒氣，吸除動、植物油色素、黃曲霉素及臭味等。
脫色及水處理：加工後的凹凸棒石粘土製品是較為理想的吸附劑、食品加工助劑和食品添加劑，可取代活性炭。它不僅能脫色，還可除臭除味，除重金屬離子和致癌物質，還具有一定的選擇性，這就為生產提供了便利，它可作冰箱除臭劑、污水處理劑、家用淨水器、油脂精鍊脫色劑，效果極為明顯，在醫藥上可作藥物的填料、載體、添加劑、粘結劑。使用凹凸棒石粘土對液體葡萄糖脫色可將由粉末活性炭淨化的十二道工序減少到十道工序，工藝周期縮短50分鐘，對發展生產十分有利。用凹凸棒石粘土淨化的成品糖，其色澤、體態、濃度、還原糖含量、PH值、二氧化硫離子含量、氯根含量、蛋白質含量、熬糖溫度以及鈣鎂離子含量等均達到現行行業標準，節約脫色處理費用60％左右，脫色後的濾餅可作混合飼料，減少了環境污染，達到綜合利用。
無論是在吸附過程中，還是在污水處理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，對環境保護非常有利。凹凸棒石粘土選擇吸附能力大小的次序為：水＞醇＞酸＞醛＞正烯烴＞中性脂＞芳香烴＞環烷烴＞烷烴、直鏈烴＞環烷烴＞烷烴，直鏈烴比支鏈烴吸附得快，吸附選擇性對油脂的脫色有重要的作用。在其它分離過程中也有較大的工業價值。
水淨化的常規方法是經過絮凝、沉澱、過濾和化學處理，一般能有效地除去大多數污物和殺死大多數微生物，然而不能很有效地除去諸如激素、農藥、病毒、毒素和重金屬離子等類物質。這些有害物質仍留在水源中，給人造成危害。而凹凸棒石粘土可用接觸或過濾技術處理水，可以消除這些有害物質。若使吸附污染物的凹土再生，可加熱或以化學劑加以處理。因此，凹土在污水處理中的應用對保護生態環境、保證人類的健康，是非常必要的，且用量大範圍廣，符合社會發展人民生活水平提高的需要。
在釀造工業中，用凹土來澄清葡萄酒、蘋果酒、啤酒等酒類製品，可以除去酒中的各種殘渣雜質，使酒質純淨。
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