3.5　蛭石膨脹及剝離性能的應用

Cuong等^[23]研究了熱膨脹蛭石作為通用吸附劑在危險化學品泄漏方面的應用。在惡劣條件下（包括高溫、強酸性和堿性條件），需要一種通用吸附劑來減少大規(guī)模的危險化學品泄漏，且不會造成環(huán)境風險或導致二次污染。為了實現(xiàn)這一目標，吸附劑必須具備價廉、熱穩(wěn)定性好、化學惰性高、孔隙率高和機械耐用性能好等優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)膨脹蛭石具有質量輕、熱導率低、化學惰性好等優(yōu)良性能，由于其毛細孔隙結構和活性硅酸鹽表面，所以具有高熔點和良好的吸附能力。為評估其作為危險化學品泄漏通用吸附劑的潛力，對帕拉博拉蛭石進行了表征。研究表明，如圖3-19所示，尺寸更大的蛭石在更高溫度下會有更大的膨脹現(xiàn)象發(fā)生；從圖3-20的XRD圖可以看出，蛭石膨脹是由快速加熱過程中鑲嵌狀共生蛭石中的層間水釋放形成的蒸汽壓力積聚所致，可以通過控制膨脹蛭石的尺寸和大孔結構，優(yōu)化膨脹蛭石的吸附性能和去除效率。如圖3-21所示，使用1000℃下膨脹的樣品S1測定了12種危險液體化學品的吸附容量和去除率，可以看出膨脹蛭石的吸附性很強，且它們對危險化學品的去除率也很高，均達到94%以上。由此可以看出，膨脹蛭石是一種適用于各種危險液體（親水性／疏水性有機化學品和強酸性／堿性水溶液）的通用吸附劑，該吸附劑吸附速率快，去除率高。

近幾十年來，鎳基化合物是乙炔羰基化合成AA的均相催化劑的首選，這些均相催化劑雖然具有較高的活性和選擇性，但由于在溶劑介質中溶解，不可避免地會遇到催化劑回收和產物分離等問題，所以從環(huán)境和經濟兩方面尋找合適的載體對于制備多相催化劑具有重要的意義。Hu等^[24]采用膨脹的二維層狀蛭石作為乙炔羰基化合成丙烯酸的催化劑載體，通過H₂O₂制備膨脹二維層狀蛭石（2D-VMT），其合成示意圖如圖3-22所示。VMT是一種天然層狀黏土礦物，它攜帶一個負電荷，該電荷由層與層之間的陽離子平衡，能夠有效地促進反應，所以更適合作為載鎳催化劑。如圖3-23和圖3-24所示，NiO納米顆粒有效地負載在VMT二維層狀結構的表面上，由XRD圖（圖3-25）可以看出，在相同的鎳負載量下，膨脹NiO/2D-VMT催化劑在這些峰位上的衍射比其他催化劑更強。他們還在固定反應條件下考察了此催化劑的反應性能，如圖3-26所示，NiO/2D-VMT催化劑具有良好的催化性能，乙炔轉化率為89.5%，AA獲得最高收率（83.1%），即膨脹NiO/2D-VMT催化劑的催化性能明顯優(yōu)于其他催化劑。從XRD圖R（1）-NiO/2D-VMT可以看出（圖3-25），從新鮮的NiO/2D-VMT到使用過的R（1）-NiO/2D-VMT沒有明顯的變化，膨脹NiO/2D-VMT催化劑的制備為乙炔羰基化合成AA提供了一條新途徑。

Udoudo等^[25]根據(jù)蛭石在微波處理下具有剝離性能，研究設計了微波加熱蛭石的連續(xù)節(jié)能剝離系統(tǒng)。蛭石由于其高表面反射率而具有較低的熱容量，故而在反射入射熱輻射方面非常有效，但是因其剝離需要大量能量（通常大于1MW·h/t材料），使其在工業(yè)加工方面具有局限性。為了克服這一局限性，利用蛭石的介電特性與電磁場的相互作用和塊體材料處理技術的基本知識，設計并構建了一個工作頻率為2.45GHz的連續(xù)高通量微波處理系統(tǒng)。如圖3-27所示，該設計基于一個腔體，該腔體支持一個定義明確且均勻的電場，并帶有兩個孔，允許傳送帶穿過高電場區(qū)域，一個接地的金屬刷被連接到傳送帶上，以防止靜電在整個系統(tǒng)中積聚。他們在研究中對三種最具工業(yè)相關性的材料進行了處理，并做了微波能量對產品體積密度影響的實驗演示，然后控制變量，對蛭石的體積流量、堆積密度、介電常數(shù)等方面進行了分析。結果表明，微波處理蛭石與傳統(tǒng)加熱相比有顯著的好處，微波處理蛭石可以選擇性加熱，從而獲得明顯的能量效益；與單純微波加熱相比，該系統(tǒng)可以提高產品產量，并能夠達到大型熱空氣和顆粒物排放管理系統(tǒng)的要求。由于設計單元的靈活性，整個過程可以在大幅度縮小的場所內或與移動單元一起操作，從而顯著降低成本。

蛭石受熱易發(fā)生膨脹，變成一種多孔結構，這種多孔結構使蛭石在許多領域具有廣泛的應用。蛭石除在高溫加熱條件下發(fā)生膨脹剝離外，還可以在微波輻射、化學改性等的行為下發(fā)生膨脹剝離。除此之外，受層間水含量的影響，可經過改性使蛭石性質發(fā)生改變，最終改變蛭石膨脹剝離的機理。蛭石的膨脹剝離性能是蛭石應用的基礎，也是未來蛭石基礎研究的主要內容之一。