在高嶺土應(yīng)用過程中，改性作為重要的深加工方式，是以高嶺土活性基團(tuán)（包括鋁醇基、硅烷醇官能團(tuán)等）為基礎(chǔ)，通過機(jī)械法、物理法、化學(xué)法等進(jìn)行高嶺土工藝特性的改變，以滿足其在各領(lǐng)域各行業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用要求。
目前，有關(guān)高嶺土的改性研究主要目的是增強(qiáng)其吸附廢水中重金屬離子、氨氮等污染物，制備高性能復(fù)合材料或制備催化材料。
1、插層改性
高嶺土是典型層狀硅鋁酸鹽礦物，層間通過氫鍵連接。通過一些特殊方法，可以使某些物質(zhì)克服層間氫鍵而插入層間空隙，在不破壞高嶺土層狀結(jié)構(gòu)下增大層間距。由于高嶺土層間氫鍵作用強(qiáng)且無可置換離子，所以可以直接插層的有機(jī)小分子不多，主要包括二甲亞砜、肼、甲酰胺、乙酰胺、醋酸鉀等。
此外，有些分子雖不能直接進(jìn)入層間，但可以通過取代、夾帶的方式間接進(jìn)入高嶺土層間，如甲醇、苯甲酰胺、脂肪酸鹽等。常見的插層方法包括：液相插層、蒸發(fā)溶液插層、機(jī)械力化學(xué)插層以及一些新型的微波輻射插層和超聲波插層等，通常，插層改性方法可以將高嶺土的層間距從7.2Å擴(kuò)大到10Å以上。
2、煅燒改性
煅燒是高嶺土加工的常見方法，不同使用目的下的高嶺土煅燒溫度不同，煅燒應(yīng)為中低溫即450～925℃，一方面實現(xiàn)高嶺土脫羥基，一方面使高嶺土保持高活性的偏高嶺土而避免向尖晶石和莫來石轉(zhuǎn)變。同時，中低溫煅燒還可以增加高嶺土的孔徑、孔容和比表面積，有利于吸附。
合成分子篩和鋁鹽化工，低溫煅燒生成的偏高嶺土活性高，有利于硅鋁酸鹽合成分子篩，煅燒溫度700℃左右；PVC電纜料配料，增加高嶺土孔隙，增強(qiáng)復(fù)合材料電絕緣性能，煅燒溫度＜850℃；造紙?zhí)盍虾屯苛咸砑映煞?，去除高嶺土中雜質(zhì)碳增加白度，增加孔隙率增強(qiáng)其吸油性能，煅燒溫度1000℃左右；耐火材料填料、玻璃鋼增強(qiáng)填料、陶瓷窯具和高級陶瓷胚料的配料以及精密鑄件模型，高溫后向穩(wěn)定的莫來石轉(zhuǎn)變，煅燒溫度1300～1525℃。
3、化學(xué)改性
一般被分為酸改性和堿改性，酸改性高嶺土的作用主要是將偏高嶺土中部分Al溶出，然后再吸附到殘余物表面，從而增大比表面積且形成新的活性位點。高嶺土和煅燒高嶺土均不含有B酸和L酸中心，而酸改性高嶺土含有L酸中心但不含有B酸中心，因此活性高。
堿改性高嶺土的作用主要是將煅燒高嶺土中部分Si溶出，相比之下，Al較難溶出。高嶺土研究表明與NaOH溶液反應(yīng)時，首先浸出可溶的Si和Al，然后可溶離子間還會發(fā)生反應(yīng)生成霞石和方鈉石等沉淀。
與酸改性不同的是，堿改性后產(chǎn)物的比表面積降低且酸性中心數(shù)量小于酸改性產(chǎn)物，但是酸性中心強(qiáng)度高于酸改性產(chǎn)物。有關(guān)酸堿改性提升高嶺土高溫吸附性能的研究尚處于初始階段，缺乏對改性工藝及其參數(shù)的廣泛研究，此外還需要深入探索改性對吸附的影響機(jī)理，為改性方法提供理論指導(dǎo)。
4、聚合羥基鐵改性
高嶺土聚合羥基鐵改性高嶺土吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原高嶺土吸附量。而吸附溫度對于聚合羥基鐵改性高嶺土的影響作用較大，當(dāng)溫度越高，其吸附量也會逐漸增加。在聚合羥基鐵溶液當(dāng)中，高嶺土層間鋁同溶液中的鐵出現(xiàn)了離子交換以及同晶置換的情況，并且受碳酸鈉影響，高嶺土中的鋁將會被大量脫除，由此增加了高嶺土中的含硅量與含鐵量，從而大幅提高了聚合羥基鐵改性高嶺土的吸附性能。
5、偶聯(lián)劑改性
在進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)復(fù)合的過程中，通常使用偶聯(lián)劑材料作為兩者耦合材料，而高嶺土物質(zhì)的表面可以和偶聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)，在經(jīng)過偶聯(lián)劑改性處理之后的高嶺土材料能夠與有機(jī)相擁有更為優(yōu)良的相容性。
應(yīng)用較為普遍的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑以及鈦酸酯偶聯(lián)劑等。偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)之中，其中一端可以與高嶺土之中的Si-O以及Al-O鍵形成化學(xué)結(jié)合，而另外的一端則暴露在外部，這樣便能夠確保高嶺土的表層結(jié)構(gòu)能夠與有機(jī)物質(zhì)擁有更優(yōu)良相容性。不過，現(xiàn)階段對于偶聯(lián)劑改性高嶺土的研究之中，僅僅對硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性機(jī)理較為明確，其他一些偶聯(lián)劑的改性機(jī)理研究依舊不夠深入。
資料來源：《馮雪茹,鄧建,嚴(yán)偉平,李維斯.我國高嶺土開發(fā)現(xiàn)狀及綜合利用進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用,2022(06):1-10》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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