膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，蒙脫石結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)
硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2：1型晶體結(jié)構(gòu)，由于蒙脫石
晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽(yáng)離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽(yáng)離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩(wěn)定，易被其它陽(yáng)
離子交換，故具有較好的離子交換性。國(guó)外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個(gè)領(lǐng)域100多個(gè)部門中應(yīng)用，有300多個(gè)產(chǎn)品,因而人們稱之為“土”。
膨潤(rùn)土也叫
斑脫巖，皂土或膨土巖。我國(guó)開(kāi)發(fā)使用膨潤(rùn)土的歷史悠久，原來(lái)只是做為一種
洗滌劑。(四川
仁壽地區(qū)數(shù)百年前就有露天礦，當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤(rùn)土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來(lái)年歷史。美國(guó)最早發(fā)現(xiàn)是在
懷俄明州的古地層中，呈黃綠色的
粘土，加水后能膨脹成糊狀，后來(lái)人們就把凡是有這種性質(zhì)的粘土，統(tǒng)稱為膨潤(rùn)土。其實(shí)膨潤(rùn)土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85-90%，膨潤(rùn)土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等?？梢猿芍旅軌K狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時(shí)有滑感，小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍，在水中呈懸浮狀，水少時(shí)呈糊狀。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤(rùn)土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤(rùn)土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤(rùn)土礦物的吸附特性來(lái)調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過(guò)高分子聚合物一端吸附在膨潤(rùn)土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤(rùn)土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。
膨潤(rùn)土吸附可以分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類型。
l）物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間分子間引力產(chǎn)生的，即我們常說(shuō)的范德華力產(chǎn)生的。物理吸附是一種可逆的吸附過(guò)程，吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動(dòng)態(tài)平衡。產(chǎn)生物理吸附的主要原因是膨潤(rùn)土表面分子其有表面能。由于膨潤(rùn)土在水中高度分散，物理吸附現(xiàn)象十分明顯。
2）化學(xué)吸附?；瘜W(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的，化學(xué)吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤(rùn)土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤(rùn)土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤(rùn)土泥漿具有較高的抗溫能力，可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。
3）離子交換吸附。膨潤(rùn)土礦物晶體一般帶負(fù)電荷，因此在膨潤(rùn)土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽(yáng)離子。吸附的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用，這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點(diǎn)是：同號(hào)離子相互交換，等電量相互交換。離子交換吸附的反應(yīng)是可逆的，吸附和脫附的速度受離子濃度的影響，這種影響符合質(zhì)量作用定律。
影響膨潤(rùn)土礦物吸附作用的因素是：
1）膨潤(rùn)土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤(rùn)土礦物吸附能力強(qiáng)。
2）膨潤(rùn)土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論，進(jìn)行粉碎的膨潤(rùn)土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細(xì)，吸附作用越強(qiáng)。
3）溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論，膨潤(rùn)土礦物晶體帶負(fù)電，在形成雙電層時(shí)會(huì)進(jìn)行離子交換。如果溶液中離子濃度過(guò)高會(huì)壓縮膨潤(rùn)土顆粒雙電層，抑制膨潤(rùn)土的分散和擴(kuò)散，甚至使膨潤(rùn)土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
膨脹性
膨潤(rùn)土遇水就膨脹，這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤(rùn)土礦物晶層間距加大，水分子進(jìn)入了礦物的晶層，另外引起膨潤(rùn)土膨脹的原因還有膨潤(rùn)土礦物的陽(yáng)離子交換作用。膨脹性與膨潤(rùn)土的屬性和蒙脫石含量關(guān)系極大，鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤(rùn)土要強(qiáng)，另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤(rùn)土的膨脹性要強(qiáng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果我們主要想利用膨潤(rùn)土礦物的膨脹性，那么我們?cè)诳紤]膨潤(rùn)土礦物的種類時(shí)首先要選擇鈉質(zhì)膨潤(rùn)土礦，其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質(zhì)膨潤(rùn)土。在機(jī)械鑄造和鐵礦球團(tuán)工作中，對(duì)膨脹性要求較高。大量的鈣質(zhì)膨潤(rùn)土質(zhì)，達(dá)不到使用要求，因此在使用前需要對(duì)鈣質(zhì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理。
鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤(rùn)土高，鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土和鈣質(zhì)膨潤(rùn)上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是：
1）陽(yáng)離子可以將膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)在起，制約了膨潤(rùn)土顆粒的分散。多價(jià)離子比一價(jià)離子電荷密度大，顆粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力，使膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強(qiáng)，因此鈣質(zhì)膨潤(rùn)土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土要弱。
2）蒙脫石晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來(lái)平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中，帶負(fù)電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽(yáng)離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價(jià)數(shù)的兩次方成反比，即陽(yáng)離子價(jià)高，水化膜薄，膨脹倍數(shù)低；而陽(yáng)離子價(jià)效低，水化膜厚，膨脹倍數(shù)高。
3）鈉質(zhì)膨潤(rùn)土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質(zhì)膨潤(rùn)土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下，由于靜電引力較小，鈉質(zhì)膨潤(rùn)土晶層之間可以產(chǎn)生較大的晶層間距，而鈣質(zhì)膨潤(rùn)土由于晶層間的樸電引力較大，極性水分子不易進(jìn)入晶層之間，因此，鈣質(zhì)膨潤(rùn)土晶層間產(chǎn)生的距離明顯比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土小，表現(xiàn)在鈣質(zhì)膨潤(rùn)土比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土難于在水中分散、膨脹倍數(shù)低。實(shí)質(zhì)上，蒙脫石的膨脹性受其化學(xué)成分控制，含鈉離子多的蒙脫石可以待續(xù)不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態(tài)。含鈣離子多的蒙脫石只能從干操狀態(tài)到含水狀態(tài)膨脹是有限度的。我們?cè)诹私饬擞绊懪驖?rùn)上膨脹性的深層次的原因后，可以人為有效地控制膨潤(rùn)土礦物的膨脹性能，使之達(dá)到使用效果。
