蒙脫石是一種含少量堿及堿土金屬離子的水合鋁硅酸鹽層狀黏土類礦物，單元層之間的結(jié)合力小，水分子和極性分子很容易進(jìn)入層間區(qū)域，因此蒙脫石在溶劑中具有良好的吸附性、可膨脹性、分散性和懸浮性。
近年來，蒙脫石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料已廣泛應(yīng)用于健康藥物、飼料脫霉材料、有機(jī)/重金屬吸附劑、復(fù)合相變儲熱材料等領(lǐng)域。
1、健康藥物領(lǐng)域
在蒙脫石礦物結(jié)構(gòu)支柱的［AlO6］八面體中，Al3+可被Mg2+等陽離子同晶置換而形成畸變八面體。為了維持蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)中［SiO4］四面體會通過旋轉(zhuǎn)、伸長、扭曲，直至斷鍵的形式予以調(diào)正，從而導(dǎo)致多面體中心陽離子裸露，使蒙脫石具有負(fù)電吸附特性。蒙脫石能夠通過吸附消化道黏液中的蛋白靜電有效改善黏液質(zhì)量，提高黏液的內(nèi)聚力和彈性，從而對消化道黏膜起到修復(fù)作用。
此外，由于顆粒表面積大（每克蒙脫石粉劑可覆蓋100～110m2消化道表面），蒙脫石也可以提高黏膜屏障對攻擊因子的防御能力，加強(qiáng)黏膜屏障的作用。因此，蒙脫石對于治療因各種原因?qū)е碌母篂a，以及食管炎、胃炎、消化性潰瘍均有明顯療效。
2、抗菌與飼料脫霉領(lǐng)域
蒙脫石雖無抑菌或殺菌作用，但它對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌、輪狀病毒和膽鹽都有良好的吸附作用。蒙脫石的不均勻帶電性可以使其吸附各種消化道致病因子。例如，采用離子交換法將不同季銨鹽插層到鈉基蒙脫土所制備的改性蒙脫土中，其對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有很強(qiáng)的抗菌作用。細(xì)菌先吸附到改性蒙脫土的表面，隨著浸泡時(shí)間延長，季銨鹽從蒙脫土的層間解吸出來并進(jìn)入溶液中直接殺死細(xì)菌，因此改性蒙脫土的抗菌活性是吸附與釋放到溶液中的季銨鹽離子協(xié)同作用的結(jié)果。
蒙脫石作為飼料輔助添加劑，憑借其自然性狀和復(fù)合功能，在國外已廣泛應(yīng)用于家畜家禽的養(yǎng)殖。它不僅可以補(bǔ)償動(dòng)物養(yǎng)分，提高畜禽生產(chǎn)性能，而且對預(yù)防禽畜消化道疾病有一定作用。目前，添加蒙脫石已成為在大規(guī)模飼料生產(chǎn)中脫霉措施的首選。大量實(shí)驗(yàn)表明，飼料中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的蒙脫石即可解決飼料中霉菌毒素問題，并且不會吸附飼料中的營養(yǎng)成分。
3、有機(jī)污染物與重金屬離子吸附領(lǐng)域
蒙脫石改性后可以作為吸附劑處理各類有毒或難以生物降解的有機(jī)物。有機(jī)改性蒙脫石去除水中有機(jī)物的能力比原石強(qiáng)10～100倍，而且可以有效去除低濃度的有機(jī)污染物。
近年來，國內(nèi)外利用改性蒙脫石在有機(jī)/重金屬離子吸附領(lǐng)域開展了大量研究，如利用季銨鹽等陽離子表面活性劑與鈉基蒙脫石作用，經(jīng)過離子交換將體積較大的有機(jī)正離子引入層間，再通過離子交換作用和表面活性劑脂肪鏈的萃取作用吸附有害的有機(jī)污染物。
Zheng等通過不同的表面改性劑修飾鈣蒙脫石，對雙酚A的平衡吸附試驗(yàn)表明，該過程符合準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)過程和Langmuir等溫吸附模型，黏土礦表面的親水性以及添加表面改性劑后產(chǎn)生的帶正電的表面有效提升了其對雙酚A的吸附能力。
Li等通過濕化學(xué)與煅燒結(jié)合的方法制備了g-C3N4/蒙脫石復(fù)合材料，并在可見光照條件下進(jìn)一步研究了復(fù)合材料對水中羅丹明B和鹽酸四環(huán)素的降解過程。結(jié)果表明，蒙脫石的高效吸附性與g-C3N4良好的光催化降解的協(xié)同作用以及靜電作用是復(fù)合材料相對于單一g-C3N4有更高光催化降解能力的原因。
蒙脫石也可以直接用于治理重金屬污染土壤，一方面是因?yàn)榇蟮谋缺砻娣e和強(qiáng)的吸附能力使蒙脫石與土壤中的重金屬離子發(fā)生交換作用，固定土壤中重金屬離子，抑制其進(jìn)入植物體內(nèi)；另一方面，蒙脫石的膨脹性、黏結(jié)性以及可塑性使蒙脫石在吸水時(shí)形成封閉障礙，可以防止污染物的擴(kuò)散及滲入，達(dá)到有效治理重金屬污染土壤的目的。
蒙脫石經(jīng)己二胺二硫代氨基甲酸鹽改性后，其表面活性基團(tuán)與可溶性Cu結(jié)合形成的配合物能夠降低Cu的移動(dòng)性。添加的改性礦物越多，固定的Cu也越多，污染土壤中Cu的修復(fù)效果與改性膨潤土的使用量呈正相關(guān)。
此外，也有研究者采用蒙脫石吸附水體中Cs+、Yb3+、Eu3+等重金屬離子以及U（Ⅳ）、137Cs等放射性元素。結(jié)果表明，在合適的條件下，蒙脫石對上述離子和元素都有較好的吸附固定作用。
利用改性技術(shù)強(qiáng)化蒙脫石的吸附性和選擇性也成為蒙脫石礦物的必要處理手段。結(jié)合蒙脫石本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和水體中污染物種類，能夠有針對性地設(shè)計(jì)蒙脫石改性路線，制備出聚合物有機(jī)功能化改性的蒙脫石復(fù)合吸附劑，這將有效實(shí)現(xiàn)蒙脫石吸附性能的提升和應(yīng)用形式的改進(jìn)，更利于蒙脫石礦物的工業(yè)化應(yīng)用。
4、復(fù)合相變儲熱領(lǐng)域
蒙脫石為2∶1型層狀鋁硅酸鹽，層間移動(dòng)的離子與外界離子可進(jìn)行交換而不破壞蒙脫石的基本結(jié)構(gòu)，因此賦予了蒙脫石特殊的陽離子交換和膨脹性能，在復(fù)合相變儲熱領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
蒙脫石復(fù)合相變儲熱材料的制備方法主要有液相插層和熔融插層，液相插層法反應(yīng)時(shí)間長、工藝復(fù)雜，熔融插層法則相對簡單。
王小鵬等采用熔融插層法使石蠟進(jìn)入蒙脫石的層間結(jié)構(gòu)中，制備了蒙脫土與三水乙酸鈉（SAT）-尿素（Urea）復(fù)合材料。在無泄漏的情況下，該復(fù)合材料的潛熱能力可以達(dá)到132kJ/kg，反復(fù)循環(huán)相變熱性能穩(wěn)定，高溫下無液態(tài)石蠟滲出。
王月祥等采用液相插層法制備了硬脂酸-月桂酸/蒙脫石復(fù)合相變儲能材料，經(jīng)500次連續(xù)循環(huán)儲熱/放熱實(shí)驗(yàn)測試后，該材料的相變溫度和相變潛熱變化分別為0.7℃和－3.61J/g，具有良好的儲熱穩(wěn)定性。
在現(xiàn)階段國內(nèi)蒙脫石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，蒙脫石的傳統(tǒng)用途消耗比例逐年降低，技術(shù)指標(biāo)逐漸提高；另外，蒙脫石每年都有許多新用途被開發(fā)出來，用量比例逐年提高，已經(jīng)形成了新的增長點(diǎn)。
目前，國內(nèi)蒙脫石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)立足于降低蒙脫石加工生產(chǎn)能耗、實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保和高技術(shù)化加工的同時(shí)，更加注重蒙脫石高純化、納米化、功能化應(yīng)用，充分利用不同稟賦資源蒙脫石礦物的自身價(jià)值，在應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分、產(chǎn)品顆粒形貌及組分精細(xì)控制上實(shí)現(xiàn)蒙脫石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料產(chǎn)品的多樣化、系列化和精細(xì)化。
資料來源：《孫劍鋒,張紅,梁金生,等.生態(tài)環(huán)境功能材料領(lǐng)域的研究進(jìn)展及學(xué)科發(fā)展展望[J].材料導(dǎo)報(bào),2021,35(13):13075-13084.》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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