膨润土是一种层状硅铝酸盐矿物，其主要成分为蒙脱石。蒙脱石是由2:1型单斜晶系结构不断堆叠起来的层状黏土，相邻的斜晶系层间留有一定的空隙，空隙之间填充了大量可用于交换的阴阳离子，如Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Na+、Cl-等。

膨润土因其具有较大表面积、良好的吸附性能、耐热性能、膨胀性能被广泛应用到环保、化工、核工业、医药、石油、造纸等领域，被誉为“万用粘土”，其市场开发前景非常广阔。

1、膨润土的提纯预处理

一般膨润土的蒙脱石含量约为60%，部分优质膨润土能达到80%。膨润土中蒙脱石含量的高低对膨润土的性能有着重要的影响，在改性之前对膨润土进行提纯预处理的目的就是为了提高其中蒙脱石的含量，降低石英的含量。

(1)膨润土干法提纯

膨润土干法提纯是利用膨润土与杂质矿物的粒度、密度、硬度差别比较大的特点，通过逐级分离沉降进行分离，一般适用于蒙脱石含量大于80%的膨润土的提纯处理。

(2)膨润土湿法提纯

膨润土应用比较普遍，其机理是利用蒙脱石晶体细胞小，能够在水介质中充分分散的原理，使杂质与蒙脱石分开。

膨润土一般需要经过改性后才能正常使用到实际的生产中，其改性的基本原理是利用其层间域中水分子与阳离子的可交换性。常用的膨润土改性方法有钠化改性法、酸改性法、焙烧改性法、盐改性法、有机改性法和无机柱撑改性法、无机/有机复合改性法等。

2、膨润土钠化改性法

由于蒙脱石与Ca2+吸附能力比Na+要强，所以自然界中存在的膨润土一般为钙基土。但是实际应用中发现钙基土中的Ca2+的交换能力远低于Na+，因此钙基土常常经过钠化后再投入市场使用。

膨润土钠化改性法的原理是利用Na+与Al、Mg的结合强度大于Ca2+，通过Na+取代膨润土层间的Ca2+而达到钠化改性的目的。常用的钠化剂有NaF、Na2CO3、NaCI、NaNO3、NaSO4等。

研究表明：

利用Na2CO3作为钠化剂时，在其最佳浓度为4%，钠化时间为30min，水浴温度为70℃时，钠化处理后的膨润土的钠离子含量由1.47%提升到32%;

Na2CO3改性剂的效果要优于NaCI，经过Na2CO3钠化后的膨润土的膨胀容和胶质价分别提升20mL/g和200mL/g左右，钠化后的产品都能达到工业化使用的要求。

3、膨润土酸改性法

膨润土酸改性法的原理是利用不同类型和浓度的酸对膨润土进行浸泡，使膨润土层间中的Ca2+、Mg2+、Al3+等金属离子以可溶性盐的形式溶出，使得其孔道得到疏通，有利于吸附质分子的扩散，同时由于氢原子的半径小于Ca2+、Mg2+、Al3+，所以电离出来的H+可以置换出层间的金属阳离子，从而减弱层间作用力，使得膨润土带上的永久性负电荷变得更多，更加有利于阳离子之间的交换，因而吸附能力得到提升。

一般称作经酸化后的膨润土为活性白土或漂白土，其孔容积和比表面积都有很大的改变，吸附点位也增加。常用的酸改性剂有H2SO4、HCl、CH3COOH等。

研究表明：

酸活化膨润土的比表面积可由23m2/g增大到56m2/g，吸附效果较原土也有很大程度提升;

硫酸的改性效果比盐酸好，且改性后的土比表面积增大，对染化废水的去除能力也得到提高;

经10%的硫酸改性后的膨润土层间距由原来的1.46nm增加到1.84nm，吸附性能也有所提升，对Pb2+的去除率可达96%，处理后残留Pb2+达到国家排放标准。

4、膨润土焙烧活化改性法

膨润土焙烧改性法的原理就是将膨润土在不同温度下进行煅烧，膨润土在高温煅烧的情况下会依次失去表面水、骨架结构中的结合水、孔道中的机物污染质，引起孔隙率增加，结构更为疏松，比表面积变大，使得吸附性能得到一定的改善。

研究表明：

在450℃以内焙烧改性膨润土的比表面积会随着焙烧温度的升高而增大，焙烧膨润土的比表面积可高达120.24m2/g，是膨润土原土的1倍以上。但是温度超过500℃，膨润土中的有利结构就会遭到破坏，使得蒙脱石晶体结构摺曲，也可能会产生新的物相，从而引起比表面积和孔隙率急剧下降，同时实际生产的成本也相应增加。

在450℃、焙烧2h的条件下，合成出焙烧活化膨润土，并用其处理液压油，结果表明焙烧活化膨润土对液压油有良好的吸附效果，在改性土添加量为15%，反应温度为90℃，反应时间超过20min时，去除率能达到94%，远远超过原土的脱色效果。

5、膨润土有机改性法

膨润土有机改性法的原理是将膨润土有机化，利用有机官能团或有机物来取代膨润土层间可交换阳离子或结构水，进而形成以共价键、离子键、偶合键或者以范德华力结合的有机复合物膨润土。

有机改性不但可以增大改变膨润土层间距离，还可以增强去除有机物的能力。有机改性剂通过离子交换作用与膨润土中的钙或钠等阳离子发生离子交换作用，从而将有机成分引入膨润土，改性后的膨润土从亲水疏油性变成亲油疏水性。常用的有机改性剂有阴、阳离子表面活性剂。

研究表明：

以十六烷基三甲基溴化铵作为改性剂合成有机改性膨润土，其对含油废水中的COD去除率高达85.84%，亲油疏水效果明显，对含油废水的吸附效果明显提升;

钠基膨润土经十六烷基三甲基溴化铵改性后对Cr6+的去除率高达95%，接近原土的2倍;

采用十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐和十二烷基硫酸钠双子表面活性剂对钠化膨润土进行改性，对亚甲基蓝的去除率可达到99.73%，吸附量达74.8mg/g，层间距增加到3.74nm。

6、膨润土无机改性法

膨润土无机改性的原理是利用膨润土的膨胀性和层间阳离子可交换性的特点，通过使无机金属阳离子水解产生的金属羟基阳离子进入膨润土层间来置换出可交换阳离子而制得无机改性膨润土。

天然膨润土经无机改性后，层间距明显增大，比表面积也变大，吸附效果明显提升。常用的无机改性剂有AlCl3、FeCl3、TiCl4等。

研究表明：

利用AlCl3和NaOH制备Al3柱化剂，通过Al3柱化剂来对钠化后的膨润土进行改性，结果表明在反应温度为90℃，柱撑时间为90min，柱撑剂与土的比例为10mmol/g时，制备出的Al3柱撑膨润层间距最大，XRD表征的结果显示层间距试d(001)=1.831nm，而未改性钠化膨润土的层间距d(001)=1.252nm。

利用0.5mol/L的FeCl3作为无机改性剂对提纯、钠化后的膨润土进行改性，发现铁负载膨润土对轴的去除率可达91.8%，吸附量达1.18mmol/g，有着良好的再生性能，且能够多次重复使用。

7、膨润土无机/有机复合改性法

膨润土无机/有机复合改性的原理是利用膨润土的层间隙比较大和阳离子可交换性的特点，先用无机聚合物将其层间域撑开，再通过活化剂把膨润土的表面性质进行改变的方法。常用的制备方法是先采用多羟基阳离子处理膨润土，使得膨润土的层间域增大，导致电荷反转，然后再加入有机表面活化剂促使其表面性质发生改变。

研究表明：

采用NaOH、Al2(SO4)3制备柱化剂，利用该柱化剂对膨润土进行无机改性，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液缓慢加入到无机改性膨润土中，过滤、洗涤、烘干，于140℃活化1h，所得无机/有机复合改性膨润土对染料废水(MO)具有很好的吸附效果，能够有效的应用到染料废水的吸附处理中。

8、膨润土改性的重点研究方向

目前，国内外关于膨润土改性大部分还是处于实验室研究阶段，真正付诸实际工业化应用的较少。今后，膨润土改性的重点研究方向主要有以下几个方面：

(1)研究如何提高膨润土的吸附容量、对特定污染物的吸附选择性能。

(2)研究出再生、重复性能好的膨润土，减少对自然环境造成的二次污染。

(3)根据市场需求，开发膨润土应用的新领域，同时扩大膨润土在环保、化工、核工业、医药、石油、造纸等领域的应用，提高膨润土的附加价值与经济效益。