鋰皂石的制備及應(yīng)用概況

張晚佳(山東科技大學(xué),山東 青島 266510)

鋰皂石的制備及應(yīng)用概況

張晚佳(山東科技大學(xué),山東 青島 266510)

硅酸鎂鋰（hectorite），又稱鋰皂石，因其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于化工、建材、食品、藥物等30多個領(lǐng)域并日益受到世界許多國家的重視。同時，鋰皂石又是一種稀缺礦物，在全球儲量極少，無法滿足工業(yè)需要，因此，進(jìn)行人工合成鋰皂石的研究和開發(fā)十分重要。本文分析鋰皂石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并對其制備方法和應(yīng)用前景進(jìn)行研究和討論。鋰皂石的制備方法基本成熟但仍存在缺陷，同時鋰皂石應(yīng)用范圍廣泛，需求量日益增大，針對鋰皂石的制備和應(yīng)用前景進(jìn)行分析討論，能更好的適應(yīng)未來工業(yè)對鋰皂石的要求。

鋰皂石；制備；應(yīng)用；進(jìn)展

鋰皂石，是屬于蒙皂石族（smectite）的一種礦物，即一種層狀三八面體硅酸鹽類礦物，其凝膠性能優(yōu)越，在各種分散相中呈現(xiàn)出良好的觸變性、增稠性、懸浮性、化學(xué)穩(wěn)定性、交換性、吸附性、衛(wèi)生安全性等性能，被廣泛應(yīng)用于三十多個領(lǐng)域，具有極高的經(jīng)濟(jì)利用價值。但同時儲量有限，全球目前探明的鋰皂石礦產(chǎn)資源只有少量在我國的新疆地區(qū)和美國的漢克托地區(qū)。而人工合成方法中，水熱法是目前合成鋰皂石的主要方法，但仍存在實際問題。同時，鋰皂石應(yīng)用廣泛并且效果良好，在全球需求量越來越大。

1 鋰皂石的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

鋰皂石屬于2：1型結(jié)構(gòu)的可膨脹的含水層狀硅酸鹽，由上下兩層硅氧四面體晶片中間夾一層鎂（鋁）氧八面體晶片構(gòu)成。鋰皂石的物理化學(xué)性質(zhì)反映了其形成時所必須的物理化學(xué)性質(zhì)，也決定著鋰皂石在各個領(lǐng)域應(yīng)用時的工藝性能。其主要的物理化學(xué)性質(zhì)有：晶格置換，電負(fù)性，離子交換性和膨脹性。

2 鋰皂石的制備

目前世界上制備鋰皂石的方法主要有天然鋰皂石的提純、人工合成鋰皂石和天然鈣基蒙脫石鋰化改型三種。人工鋰鎂皂石的合成工藝方法主要有水熱法及微波法。其中，水熱合成工藝是當(dāng)前生產(chǎn)鋰鎂皂石的主要方法。但目前仍然存在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低等實際問題。

2.1 水熱法合成鋰皂石

1845年，K.F.E.Schahfatl[1]在礦物合成試驗中創(chuàng)造了水熱法，發(fā)展至今，已經(jīng)成為無機(jī)合成中的主要方法。周春暉[2]等以氟化鋰、氯化鎂、水玻璃、氨水為主要原料進(jìn)行鋰皂石合成。對鋰皂石合成過程中的影響因素進(jìn)行探究，表征了鋰皂石的結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性和粒度的變化規(guī)律。試驗結(jié)果說明，在水熱晶化體系合成鋰皂石的過程中，，水熱晶化程度提高、晶化時間長可以提高鋰皂石的熱穩(wěn)定性。增加反應(yīng)時間，反應(yīng)體系中的硅酸鋰物相慢慢減少，硅和鋰轉(zhuǎn)化成鋰皂石結(jié)構(gòu)。研究同時發(fā)現(xiàn)適當(dāng)過量的鋰?yán)阡囋硎暮铣伞?/p>

2.2 微波法合成鋰皂石

與傳統(tǒng)的加熱方式相比微波加熱效率更高，效果更好。近年來，微波加熱在人們的生活中得到越來越多的的應(yīng)用。馮臻[3]采用微波場作用合成鋰皂石。對合成的鋰皂石的化學(xué)成分進(jìn)行分析，對陽離子交換量進(jìn)行測定，對其膠體性能進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明：微波法合成的鋰皂石與天然鋰皂石的各個性能吻合情況良好。

3 鋰皂石的應(yīng)用情況

鋰皂石具有優(yōu)越的凝膠性能，因此在各種分散相中，鋰皂石能呈現(xiàn)出良好的觸變性、增稠性、懸浮性、化學(xué)穩(wěn)定性、交換性、吸附性、衛(wèi)生安全性等性能，所以鋰皂石可以被廣泛應(yīng)用于建材、食品、日用化工、醫(yī)藥、納米材料、催化劑、等領(lǐng)域，具有極高的經(jīng)濟(jì)利用價值。

3.1 鋰皂石用于催化作用

Zhaohui Han[4]等人將人工合成的鋰皂石應(yīng)用于制備CdS的催化劑，試驗以以鋰皂石作為催化劑，CdCl2和硫作為原料，在微波照射的條件下制備CdS納米材料。試驗結(jié)果表明：使用鋰皂石作為試驗的催化劑能夠使CdS納米顆粒保持良好的分散性，并且還能影響到硫化物顆粒晶體的生長。用鋰皂石作為催化劑，比用其它粘土催化劑情況下制備的CdS吸收紫外線的效果更好，并且更容易和其他相結(jié)合。

3.2 鋰皂石用于藥物研究

3.3 鋰皂石用于日?；?/p>

BARRYJ.R.MAYES[7]以人工合成的鋰皂石作為牙膏的粘合劑，試驗結(jié)果表明：用人工合成鋰皂石作為粘合劑比其它粘合劑在牙膏中的使用量可以降低0.3%，并且能明顯增加牙膏體系的觸變性，從而使牙膏在使用時更容易被擠出和分散，還能有效的減少香料的添加量。

4 結(jié)語

綜合上述，國內(nèi)外學(xué)者在鋰皂石的制備和應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)做了大量研究工作。鋰皂石的制備方法主要有水熱合成、微波合成，這兩種方法都可以制備出較高純度鋰皂石。鋰皂石因其優(yōu)越性能被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但鋰皂石制備與應(yīng)用目前仍存在很多實際問題，例如：產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低等。我們應(yīng)該在現(xiàn)有制備方法的基礎(chǔ)上，對試劑、溫度和壓力等進(jìn)行測量和控制，盡可能以最經(jīng)濟(jì)的方法獲取質(zhì)量高、符合工業(yè)需要的鋰皂石。所以，鋰皂石的制備和應(yīng)用方面的進(jìn)一步深入研究非常有意義。

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[2]周春暉,杜澤學(xué),李小年,等.水熱體系合成鋰鎂皂石結(jié)構(gòu)的演化和影響規(guī)律研究[J].無機(jī)化學(xué)學(xué)報,2005(09):1327-1332.

[3]馮臻.微波合成鋰皂石的結(jié)構(gòu)與性能及其應(yīng)用[J].無機(jī)鹽工業(yè),2006(11):33-36.

[4]Zhaohui Han,Qing Yang,Jeffrey Shi,etal.Well-dispersed cadmium sulfide prepared in the presence of laponite by microwave irradiation[J].Solid State Sciences,2008,10:563-568.

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[7]BARRYJ.R.MAYES.Synthetic hectorite-a new toothpaste binder[J].International Journal of Cosmetic Science,1979,1:329-340.