3.5 蛭石膨胀及剥离性能的应用
Cuong等[23]研究了热膨胀蛭石作为通用吸附剂在危险化学品泄漏方面的应用。在恶劣条件下（包括高温、强酸性和碱性条件），需要一种通用吸附剂来减少大规模的危险化学品泄漏，且不会造成环境风险或导致二次污染。为了实现这一目标，吸附剂必须具备价廉、热稳定性好、化学惰性高、孔隙率高和机械耐用性能好等优势。研究发现膨胀蛭石具有质量轻、热导率低、化学惰性好等优良性能，由于其毛细孔隙结构和活性硅酸盐表面，所以具有高熔点和良好的吸附能力。为评估其作为危险化学品泄漏通用吸附剂的潜力，对帕拉博拉蛭石进行了表征。研究表明，如图3-19所示，尺寸更大的蛭石在更高温度下会有更大的膨胀现象发生；从图3-20的XRD图可以看出，蛭石膨胀是由快速加热过程中镶嵌状共生蛭石中的层间水释放形成的蒸汽压力积聚所致，可以通过控制膨胀蛭石的尺寸和大孔结构，优化膨胀蛭石的吸附性能和去除效率。如图3-21所示，使用1000℃下膨胀的样品S1测定了12种危险液体化学品的吸附容量和去除率，可以看出膨胀蛭石的吸附性很强，且它们对危险化学品的去除率也很高，均达到94%以上。由此可以看出，膨胀蛭石是一种适用于各种危险液体（亲水性／疏水性有机化学品和强酸性／碱性水溶液）的通用吸附剂，该吸附剂吸附速率快，去除率高。
图3-19 蛭石在不同温度下的膨胀处理（a）与不同膨胀程度的蛭石在不同温度下的膨胀倍数（b）
图3-20 蛭石粉末在不同温度下的XRD谱图
图3-21 各种危险化学品的吸附容量（a）与去除率（b）
近几十年来，镍基化合物是乙炔羰基化合成AA的均相催化剂的首选，这些均相催化剂虽然具有较高的活性和选择性，但由于在溶剂介质中溶解，不可避免地会遇到催化剂回收和产物分离等问题，所以从环境和经济两方面寻找合适的载体对于制备多相催化剂具有重要的意义。Hu等[24]采用膨胀的二维层状蛭石作为乙炔羰基化合成丙烯酸的催化剂载体，通过H2O2制备膨胀二维层状蛭石（2D-VMT），其合成示意图如图3-22所示。VMT是一种天然层状黏土矿物，它携带一个负电荷，该电荷由层与层之间的阳离子平衡，能够有效地促进反应，所以更适合作为载镍催化剂。如图3-23和图3-24所示，NiO纳米颗粒有效地负载在VMT二维层状结构的表面上，由XRD图（图3-25）可以看出，在相同的镍负载量下，膨胀NiO/2D-VMT催化剂在这些峰位上的衍射比其他催化剂更强。他们还在固定反应条件下考察了此催化剂的反应性能，如图3-26所示，NiO/2D-VMT催化剂具有良好的催化性能，乙炔转化率为89.5%，AA获得最高收率（83.1%），即膨胀NiO/2D-VMT催化剂的催化性能明显优于其他催化剂。从XRD图R（1）-NiO/2D-VMT可以看出（图3-25），从新鲜的NiO/2D-VMT到使用过的R（1）-NiO/2D-VMT没有明显的变化，膨胀NiO/2D-VMT催化剂的制备为乙炔羰基化合成AA提供了一条新途径。
图3-22 NiO/2D-VMT催化剂的制备
图3-23 VMT和NiO/2D-VMT催化剂的SEM图
图3-24 VMT和NiO/2D-VMT催化剂的TEM图
图3-25 不同负载型镍催化剂的XRD图
图3-26 不同负载镍载体催化剂的循环活性图
Udoudo等[25]根据蛭石在微波处理下具有剥离性能，研究设计了微波加热蛭石的连续节能剥离系统。蛭石由于其高表面反射率而具有较低的热容量，故而在反射入射热辐射方面非常有效，但是因其剥离需要大量能量（通常大于1MW·h/t材料），使其在工业加工方面具有局限性。为了克服这一局限性，利用蛭石的介电特性与电磁场的相互作用和块体材料处理技术的基本知识，设计并构建了一个工作频率为2.45GHz的连续高通量微波处理系统。如图3-27所示，该设计基于一个腔体，该腔体支持一个定义明确且均匀的电场，并带有两个孔，允许传送带穿过高电场区域，一个接地的金属刷被连接到传送带上，以防止静电在整个系统中积聚。他们在研究中对三种最具工业相关性的材料进行了处理，并做了微波能量对产品体积密度影响的实验演示，然后控制变量，对蛭石的体积流量、堆积密度、介电常数等方面进行了分析。结果表明，微波处理蛭石与传统加热相比有显著的好处，微波处理蛭石可以选择性加热，从而获得明显的能量效益；与单纯微波加热相比，该系统可以提高产品产量，并能够达到大型热空气和颗粒物排放管理系统的要求。由于设计单元的灵活性，整个过程可以在大幅度缩小的场所内或与移动单元一起操作，从而显著降低成本。
图3-27 工业微波蛭石剥离设备（2.45GHz或896GHz）
a—漏斗；b—进料机；c—传送带；d—粗蛭石；e—阻性扼流节；f—反射扼流节；g—微波敷贴器（加热区）；h—进入敷贴器的微波；i—灰尘和气体抽出器；j—剥离蛭石；k—排出端
蛭石受热易发生膨胀，变成一种多孔结构，这种多孔结构使蛭石在许多领域具有广泛的应用。蛭石除在高温加热条件下发生膨胀剥离外，还可以在微波辐射、化学改性等的行为下发生膨胀剥离。除此之外，受层间水含量的影响，可经过改性使蛭石性质发生改变，最终改变蛭石膨胀剥离的机理。蛭石的膨胀剥离性能是蛭石应用的基础，也是未来蛭石基础研究的主要内容之一。