蒙脱石

蒙脱石（montmorillonite）又名微晶高岭石或胶岭石，是一种硅铝酸盐，其主要成分为八面体蒙脱石微粒，因其最初发现于法国的蒙脱城而命名的。
蒙脱石是一种非常柔软的页硅酸盐矿物质，当它们从水溶液中沉淀出来时形成微观晶体，称为粘土。蒙脱石是蒙脱石族的一员，是一种2：1的粘土，这意味着它有两块四面体的二氧化硅片，夹着中央八面体氧化铝片。颗粒为板状，平均直径约1μm，厚度0.96nm;使用电子显微镜放大约25,000倍，需要“看到”单个粘土颗粒。该组成员包括皂石。

蒙脱石是蒙脱石的亚类，蒙脱石是一种2：1的页硅酸盐矿物，其特征在于具有大于50％的八面体电荷;其阳离子交换容量是由于Mg在中心氧化铝平面中同晶取代Al。在这种情况下，低价阳离子的取代使附近的氧原子具有可以吸引阳离子的净负电荷。相反，贝得石是具有大于50％四面体电荷的蒙脱石，源自在硅石片中Al的同晶取代。
蒙脱石粘土的单个晶体没有紧密结合，因此水可以干预，导致粘土膨胀。蒙脱石的含水量是可变的，吸收水时体积大大增加。化学上，它是水合钠钙铝硅酸镁氢氧化物（Na，Ca）0.33（Al，Mg）2（Si4O10）（OH）2·nH2O。钾，铁和其他阳离子是常见的替代品，阳离子的确切比例因来源而异。它经常与绿泥石，白云母，伊利石，钴绿岩和高岭石混合。 蒙脱石是含少量碱金属和碱土金属的层状水铝硅酸盐矿物，其结构层为2:1型，层间具有水分子和可交换阳离子的二八面体型铝硅酸盐，以蒙脱石为主要矿物成分的黏土称为膨润土。
晶格内的异价类质同象置换是蒙脱石最基本、最主要的构造特性，蒙脱石的晶体结构是由两层硅氧四面片和一层夹于其间的铝（镁）氧（羟基）八面体片构成，其硅氧四面体中的Si4+常被Al3+置换，铝氧八面体中的Al3+可被Mg2+、Fe2+等低价阳离子置换，使晶体层（结构层）间产生多余的负电荷（永久性负电荷）。

为了保持电中性，晶层间吸附了大半径的阳离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Li+、H+等，这些阳离子是以水化状态出现，并且是可相互交换的，使蒙脱石族矿物具有离子交换力等一系列特性。 蒙脱石的形态、成分和结构特点决定了它的优良吸附性、阳离子交换性、分散悬浮性、可塑性、黏结性等。
（1）表面电性
蒙脱石的表面电性来自于以下三方面：
层电荷：每个晶胞最高可达0.6，且不受介质pH值的影响。这是蒙脱石表面负电性的主要原因。
破键电荷：产生于四面体片的基面、八面体片的端面，系Si-O破键和Al-O（OH）破键的水解作用所致。当pH值小于7时，破键吸引H+，表面带正电；当pH值大于7时，表面带负电。
八面体片中离子离解形成的电荷：在酸性介质中，OH-离解占优势，端面电荷为正电；在碱性介质中，Al3+离解占优势，端面电荷为负电；pH值为9.1左右为等电点。
（2）膨胀性
蒙脱石吸水或吸附有机物质后，晶层间距增大，体积膨胀。钙蒙脱石的吸水率和膨胀倍数大大低于钠蒙脱石。钠蒙脱石的膨胀倍数高达20-30倍，而钙蒙脱石仅几倍至十几倍。
（3）分散悬浮性和造浆性
蒙脱石在水介质中能分散成胶体状态。钠蒙脱石遇水膨胀可形成永久性的悬浮液或乳浊液。这种悬浮液具有一定的黏滞性、触变形和润滑性。蒙脱石的造浆性不如坡缕石和海泡石好，钠蒙脱石的造浆率可达10m3/t，钙蒙脱石的造浆率较低。
（4）阳离子交换性和吸附性
蒙脱石的结构单元是两个硅氧四面体层夹一个铝氧八面体组成，靠共用的氧原子连接，其层间的阳离子可以交换，这些可交换的阳离子为钾、钠、钙、镁、铝、锂等，并很容易使颗粒分裂成带电胶体，晶层间被吸附的阳离子具有可交换性。天然蒙脱石在pH值为7的水介质中的阳离子交换容量为70-140mmol/100g（相当于每个晶胞带0.5-1个静电荷）。蒙脱石的离子交换主要是层间阳离子交换。晶体层面吸附的离子也具有交换性，且随颗粒变细而增大。蒙脱石的阳离子交换能力主要与层间阳离子的类型有关。
此外，也受蒙脱石的粒度、结晶程度、介质性质等因素的影响。阳离子电价和水化能越高，代换性能越强，而被代换性也就越差。几种常见阳离子在浓度相同条件下，交换能力的顺序为：Li+＜Na+＜K+＜NH4+≤Mg2+＜Ca2+＜Ba2+。其中，Mg2+和Ca2+的交换能力差别不大，H+的位置在K+或NH4+的前面。因此，钠蒙脱石的阳离子交换容量高于钙蒙脱石。
利用蒙脱石的阳离子交换性可对其改型。因钠蒙脱石的许多性能优于钙蒙脱石，故常将钙蒙脱石钠化。
蒙脱石黏土具有优良的吸附性和脱色性。以蒙脱石为主的白色黏土（pH值小于7，故称为酸性白土）为蒙脱石的风化产物，其脱色率可达100%。用于食品、化工部门作吸附和脱色用的蒙脱石黏土，需进行活化处理以增强其吸附性能。
（5）热性能
蒙脱石加热至200-700℃出现缓慢的膨胀，到700-800℃时有一急剧膨胀过程，生成无水蒙脱石。接着有一个较大的收缩，直到950℃又重新开始膨胀。
钠蒙脱石加热至100℃后，阳离子交换容量有所增加；加热至100-300℃后，阳离子交换容量有所降低；加热至300-350℃后，阳离子交换容量有较明显的降低；至390-490℃即丧失膨胀性能，阳离子交换容量降低到39mmol/100g。以上各性能，钙蒙脱石相对钠蒙脱石约低100℃。
（6）可塑性和黏结性
蒙脱石具有良好的可塑性能，其塑限和液限（即蒙脱石黏土呈可塑状态时的下限和上限含水量）均大大高于高岭石和伊利石，可达83%和25%。蒙脱石黏土成形后发生变形所需的外力较其他黏土矿物为小。
蒙脱石的可塑性也与层间交换阳离子的种类有关。钠蒙脱石和钙蒙脱石的塑限和液限值有明显差别。可塑性也与水分子层的厚度、颗粒形态及粒度有关。蒙脱石黏土具有优良的黏结性。同样，钠蒙脱石的黏结性优于钙蒙脱石。
（7）吸附脱色性
蒙脱石黏土对各种气体液体有机物质具有一定的吸附能力，最大吸附量可达自身质量的五倍，尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。

蒙脱石已广泛地应用于医药、饲料、兽药、养殖等领域，尤其在畜牧业上以止泻、脱霉脱菌、净化水质、止血消炎、抵抗应激等最为热点。蒙脱石是一种绿色、天然环保的产品，没有任何的毒副作用。
治疗腹泻，保护胃肠粘膜的作用
造成腹泻的原因有细菌性腹泻、病毒性腹泻、寄生虫性腹泻、非感染因素腹泻等。蒙脱石对多种原因引起的腹泻有独特的治疗效果，其作用机理是对消化道内的致病菌，以及它们所产生的毒素、气体等有极强的吸附、固定、抑制作用，使其失去致病性，促进损伤的消化道黏膜上皮再生，恢复肠蠕动的正常节律，维护肠道的输送和吸收，提高消化道的免疫功能。一些医药厂家生产的蒙脱石散或是兽药厂家生产的粉剂止泻药都是通过蒙脱石治疗腹泻的功能而达到期望的效果。
吸附和脱除霉菌毒素的作用
蒙脱石是天然的层状硅酸盐纳米材料，每层厚度仅1nm，颗粒细小，比表面积巨大，每立方毫米(半个米粒)能容纳三千亿个颗粒，每克粉剂就能覆盖110平米的篮球场大小的消化道表面，可加强黏膜屏障的作用；加上蒙脱石的不均匀电荷特性，基本层中带负电，层间带正电，使得蒙脱石具有强大的静电吸附能力，可吸附固定抑制多种病毒、病菌及其所产生的毒素，平衡正常菌群，提高消化道的免疫功能。蒙脱石还具有黏塑性，层与层之间可以滑动打开，在消化道延展，层与层之间并不散乱分离，从而形成连续保护膜。
蒙脱石本身具有极强的吸附力，强劲的脱霉脱菌因子，可以有效清除饲料中的多种有害霉菌毒素，清除毒素对动物机体的损害，对黄曲霉素、赭曲霉素、玉米赤霉烯酮毒素、呕吐毒素、T2毒素等霉菌毒素有有极强的吸附、固定、抑制作用，因此，蒙脱石作为一种优质的脱霉剂而被广泛应用。
凝血止血的作用
蒙脱石能激活凝血因子，在消化道表面形成以蒙脱石为核心的血粘块，还可以促进血管收缩。减缓局部血流，具有很好的止血、加速伤口愈合的作用。可在猪出生、断尾、阉割时，涂抹于脐带和伤口处，也可在畜禽外伤破损时用于止血。
抗应激的作用
应激是动物体受到体内外非特异的有害因子(应激原)的刺激所表现的机能障碍和防御反应。常见应激原有多种，如寒冷、高温、噪音、创伤、机体运动、神经紧张、血压增高等。适当的自然应激可提高动物生产力、饲料转化率和广泛的抵抗力。如果应激过度，就会产生严重的不利影响，如家畜免疫力低下、生产性能下降、继发感染其他疾病，甚至引起死亡。
蒙脱石作为一款提高畜禽抗应激能力的绿色天然饲料添加剂，以其使用方法简单、添加量少、效果明显、无不良反应等优点得到了广大用户的好评。使用领域如下：
（1）在动物断奶前后服用，可有效地降低应激反应，增强动物免疫力及对营养物质的吸收。
（2）在天气变化无常，骤冷骤热时服用，可有效增强动物的抵抗能力，降低因应激因素引起的不良反应。
（3）在动物移栏，清理粪便或是运输时服用，可减少捕抓中因惊吓而造成的应激反应，也可减少运输中的应激排便等，从而降低应激对动物的危害。
干燥体表的作用
（1）蒙脱石可以迅速干燥体表，保持体温，减少因水分蒸发所造成的体能流失，加快脐带干燥、愈合的速度，防止外界细菌侵入，可将初生动物的胎衣简单抹去后，再用蒙脱石将其彻底擦干，尤其是脐带部位，提升刚出生的动物适应环境的能力。
（2）抑制细菌繁殖，保持环境干燥。
（3）直接涂抹，起到干燥、抑菌的作用，预防子宫炎、等产道疾病。
（4）提高初生动物成活率，可使初生动物在更短的时间内站立行走，并更多、更快地吃到初乳。
吸附氨气，净化环境的作用—饲养环境改善剂
连续的阴雨天气、饲养环境的潮湿是多种霉菌毒素引发疾病的高发期，蒙脱石能有效的改善饲养环境，吸附氨气，减少呼吸系统疾病的发生。可直接喷撒于畜禽的垫料上，解决因垫料潮湿所造成的体能流失，抑制细菌繁殖，减少下痢、球虫、呼吸系统疾病的发生，促进动物健康生长。
净化水质，降低有毒物质危害—水质改善剂
（1）调节水质，提高免疫力，消除塘底酸败物及地质原因造成的水锈，含铁、硫、氨超标物质；能明显减少虾蟹在脱壳期的应激反应，促进生长，提高成活率；可显著降低每次拉网造成的池底淤泥中硫化氢和重金属有毒物质等泛池引起的毒性反应。
（2）消除、降解周围水域因工业废水排放造成的养殖池水重金属、有毒元素（汞、锑、砷、铝等）超标污染，创造良好的水质环境，使得鱼虾的生长环境一直处于良好的状态，提高了鱼虾的产量。
（3）迅速解除虾蟹鱼贝的体内毒素，提高机体免疫能力，恢复虾蟹的正常摄食。稳定池底PH值，并能持续释放出氧气，增加水中的溶解氧和流氧量，能起到调节、补充水产养殖中微量元素的作用， 可有效地促进鱼虾类机体代谢，防病抗病，提高成活率。
（4）降低鱼、虾、蟹、贝体内药物残留，协调生物体对氨基酸的平衡吸收，能使鱼虾蟹贝色泽光亮，肉质鲜美，提高产品品质。
（5）减少非营养元素缺乏引起的（螺类）花斑、鱼类鳞片脱落，促进贝类、鱼类生长。
（6）有效降解酸雨、白露雨毒性，预防虾蟹鱼等的肝中毒。

用于医药及化妆品中 固体路易斯酸(Solid Lewis acid)催化剂 ,催化醚化/酯化反应。