膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，蒙脫石結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)
硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2：1型晶體結(jié)構(gòu)，由于蒙脫石
晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩(wěn)定，易被其它陽
離子交換，故具有較好的離子交換性。國外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個(gè)領(lǐng)域100多個(gè)部門中應(yīng)用，有300多個(gè)產(chǎn)品,因而人們稱之為“土”。
膨潤土也叫
斑脫巖，皂土或膨土巖。我國開發(fā)使用膨潤土的歷史悠久，原來只是做為一種
洗滌劑。(四川
仁壽地區(qū)數(shù)百年前就有露天礦，當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國最早發(fā)現(xiàn)是在
懷俄明州的古地層中，呈黃綠色的
粘土，加水后能膨脹成糊狀，后來人們就把凡是有這種性質(zhì)的粘土，統(tǒng)稱為膨潤土。其實(shí)膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85-90%，膨潤土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等?？梢猿芍旅軌K狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時(shí)有滑感，小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍，在水中呈懸浮狀，水少時(shí)呈糊狀。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤土礦物的吸附特性來調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。
膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。
l）物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的，即我們常說的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程，吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動(dòng)態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤土表面分子其有表面能。由于膨潤土在水中高度分散，物理吸附現(xiàn)象十分明顯。
2）化學(xué)吸附?；瘜W(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的，化學(xué)吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力，可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。
3）離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負(fù)電荷，因此在膨潤土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽離子。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點(diǎn)是：同號離子相互交換，等電量相互交換。離子交換吸附的反應(yīng)是可逆的，吸附和脫附的速度受離子濃度的影響，這種影響符合質(zhì)量作用定律。
影響膨潤土礦物吸附作用的因素是：
1）膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強(qiáng)。
2）膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論，進(jìn)行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細(xì)，吸附作用越強(qiáng)。
3）溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論，膨潤土礦物晶體帶負(fù)電，在形成雙電層時(shí)會(huì)進(jìn)行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會(huì)壓縮膨潤土顆粒雙電層，抑制膨潤土的分散和擴(kuò)散，甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
膨脹性
膨潤土遇水就膨脹，這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大，水分子進(jìn)入了礦物的晶層，另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和蒙脫石含量關(guān)系極大，鈉質(zhì)膨潤土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤土要強(qiáng)，另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性要強(qiáng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果我們主要想利用膨潤土礦物的膨脹性，那么我們在考慮膨潤土礦物的種類時(shí)首先要選擇鈉質(zhì)膨潤土礦，其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質(zhì)膨潤土。在機(jī)械鑄造和鐵礦球團(tuán)工作中，對膨脹性要求較高。大量的鈣質(zhì)膨潤土質(zhì)，達(dá)不到使用要求，因此在使用前需要對鈣質(zhì)膨潤土進(jìn)行改性處理。
鈉質(zhì)膨潤土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤土高，鈉質(zhì)膨潤土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤土和鈣質(zhì)膨潤上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是：
1）陽離子可以將膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)在起，制約了膨潤土顆粒的分散。多價(jià)離子比一價(jià)離子電荷密度大，顆粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力，使膨潤土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強(qiáng)，因此鈣質(zhì)膨潤土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤土要弱。
2）蒙脫石晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中，帶負(fù)電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價(jià)數(shù)的兩次方成反比，即陽離子價(jià)高，水化膜薄，膨脹倍數(shù)低；而陽離子價(jià)效低，水化膜厚，膨脹倍數(shù)高。
3）鈉質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質(zhì)膨潤土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下，由于靜電引力較小，鈉質(zhì)膨潤土晶層之間可以產(chǎn)生較大的晶層間距，而鈣質(zhì)膨潤土由于晶層間的樸電引力較大，極性水分子不易進(jìn)入晶層之間，因此，鈣質(zhì)膨潤土晶層間產(chǎn)生的距離明顯比鈉質(zhì)膨潤土小，表現(xiàn)在鈣質(zhì)膨潤土比鈉質(zhì)膨潤土難于在水中分散、膨脹倍數(shù)低。實(shí)質(zhì)上，蒙脫石的膨脹性受其化學(xué)成分控制，含鈉離子多的蒙脫石可以待續(xù)不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態(tài)。含鈣離子多的蒙脫石只能從干操狀態(tài)到含水狀態(tài)膨脹是有限度的。我們在了解了影響膨潤上膨脹性的深層次的原因后，可以人為有效地控制膨潤土礦物的膨脹性能，使之達(dá)到使用效果。
