高嶺土應用廣泛，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷革新，各行各業(yè)對高嶺土的各項指標都有了更高的要求，特別是造紙、涂料、橡膠等行業(yè)對高品質(zhì)高嶺土的需求不斷增加。對高嶺土進(jìn)行改性可以改變其表面的理化性質(zhì)，進(jìn)而提升其附加值，以滿(mǎn)足現代新工藝、新技術(shù)及新材料方面的需求。目前常用的改性方法有煅燒改性、酸堿改性、磨剝細化處理以及插層剝離改性等方法。
　　
　　1、煅燒改性
　　
　　煅燒改性是高嶺土行業(yè)最常用也是最成熟的改性方法，特別是對于煤系高嶺土，煅燒改性能去除其中的有機質(zhì)進(jìn)而得到高白度、高質(zhì)量的高嶺土產(chǎn)品。影響高嶺土煅燒品質(zhì)的因素眾多，原料品質(zhì)、原料粒度、煅燒制度、煅燒氣氛以及添加劑的選擇都對煅燒高嶺土的品質(zhì)有重大的影響。
　　
　　對高嶺土進(jìn)行煅燒會(huì )使其晶體結構發(fā)生一定的轉變，低溫煅燒下，高嶺土中部分有機質(zhì)及物理吸附水逐漸脫離，煅燒至500~900℃時(shí)，高嶺土脫羥基，晶體結構破壞，成無(wú)定形化，層狀結構坍塌，比表面積增大，活性也相應提升，這個(gè)溫度階段煅燒得到高嶺土稱(chēng)為偏高嶺土。煅燒溫度達到1000℃左右時(shí)高嶺石發(fā)生相轉變，生成鋁硅尖晶石結構；煅燒至1100℃以上時(shí)發(fā)生莫來(lái)石轉變。
　　
　　各個(gè)煅燒溫度的高嶺土產(chǎn)品都有廣泛的應用，低溫煅燒得到的偏高嶺土用作水泥添加劑，發(fā)揮其火山灰活性，增加混凝土強度、抗滲性和耐腐蝕性，因其具有較大的比表面積而被作吸附劑，吸附重金屬離子及有機污染物；高嶺土高溫煅燒產(chǎn)品基本都形成強度較大的莫來(lái)石，常被用來(lái)制造石油壓裂支撐劑。
　　
　　近年來(lái)有學(xué)者發(fā)現通過(guò)微波快速升溫能有效地提升煤系高嶺土的比表面積，相較傳統煅燒工藝更加高效節能，也有學(xué)者通過(guò)微波煅燒的方式以煤系高嶺土為原料合成了13X型分子篩，大大提升了高嶺土的活性，進(jìn)一步提高了高嶺土的吸附性。
　　
　　2、酸堿改性
　　
　　對高嶺土進(jìn)行酸堿改性能有效地改善粉體表面的吸附性和反應活性。王玉飛分別用鹽酸、氫氧化鈉對煅燒煤系高嶺土進(jìn)行改性，得出了吸油值最佳時(shí)所對應的處理條件，由于高嶺土煅燒處理后形成了具有酸反應活性的四面體Al，鹽酸改性后高嶺土中的Al元素浸出，極大地豐富了高嶺土的孔道結構；氫氧化鈉改性能浸出煅燒高嶺土中的Si元素，使小孔結構增加，這是因為煅燒處理后高嶺土中的一部分SiO2轉化為游離的SiO2，易于與堿性物質(zhì)發(fā)生反應。酸改性中高嶺土中的金屬氧化物雜質(zhì)浸出，也能使高嶺土孔道豐富，進(jìn)一步提升其孔徑、粒度分布、比表面積等重要性能參數。隨堿處理時(shí)間的增加，煅燒煤系高嶺土孔徑分布變寬，比表面積減小、孔體積增加，裂化活性和裂化選擇性提高。
　　
　　3、插層/剝離改性
　　
　　對高嶺土進(jìn)行插層剝離改性，制備超微細粉體是提升高嶺土品質(zhì)的一個(gè)重要的手段，對提升高嶺土可塑性、白度、易分散性以及吸附性有著(zhù)重要的意義。高嶺土結構是由硅氧四面體和鋁氧八面體周期性重復排列，缺乏膨脹性，較難與有機物發(fā)生插層反應，只有少數分子量小、極性較強的有機小分子才能插入到高嶺土層間，如甲酰胺、醋酸鉀、二甲基亞砜以及尿素等。常見(jiàn)的高嶺土插層復合物的制備方法有浸漬法、機械攪拌法、超聲法以及微波誘導的方法，插層處理能使高嶺土的層間距從0.72nm擴大到1.12nm左右。對于一些不能直接發(fā)生插層反應的有機物還需進(jìn)行兩步置換插層或是三步插層才能將其有效插入高嶺土分子層間，將高嶺土層結構撐開(kāi)。一般是將一種極性小分子插入其中作為前置物，然后通過(guò)超聲波輔助或高溫高壓的方式將大分子與小分子進(jìn)行置換，進(jìn)而將高嶺土剝離開(kāi)來(lái)。
　　
　　Li等人以張家口高嶺土為原料，利用超聲波輔助剝離，促進(jìn)CTAC插入高嶺土層間，形成了高嶺土納米卷，層間距約3.9nm，其比表面積較原土增加了10倍。Xu等人以高嶺土/DMSO插層復合物為前驅體在100℃進(jìn)行溶劑熱反應，使CTAC插入高嶺土層間，也制備得到“高嶺土納米管”。
　　
　　4、磨剝處理
　　
　　高嶺土的粒度是一個(gè)重要的指標，在造紙填料涂料行業(yè)，剝片后的高嶺土涂覆在紙張的表層，這些薄片狀高嶺土相互交錯、疊加并平行于紙張的表面，紙張就會(huì )更光滑，更白、更亮，且印刷后墨水不會(huì )產(chǎn)生水印等效果。
　　
　　常用的高嶺土磨剝方法有干法超細粉碎、濕法研磨、擠壓以及化學(xué)浸泡等。干法粉碎一般是將高嶺土原料在氣流粉碎機、旋風(fēng)自磨機、高速機械沖擊式超細粉磨機以及振動(dòng)磨中進(jìn)行粉磨，為了控制粒度品級，一般還需進(jìn)行分級等工序。研磨法是借助研磨介質(zhì)與物料進(jìn)行相對運動(dòng)，對高嶺土顆粒進(jìn)行剪切、沖擊以及磨剝作用，使其沿層間剝離成超微細顆粒。擠壓法是用高壓均漿機將高嶺土漿料高速磨擠噴出，使其晶體疊層產(chǎn)生松動(dòng)，從而沿層間剝離?；瘜W(xué)浸泡法是用化學(xué)藥劑破壞高嶺土中以氫鍵結合的晶體面，使其層間結合力減弱進(jìn)而將晶體片剝離，原理等同于高嶺土插層處理。
　　
　　程宏飛等人采用插層與機械磨剝相結合的方法成功制備出粒度近于1μm的煤系高嶺土片層材料，通過(guò)粒度測試和掃描電鏡對插層-磨剝過(guò)程中引起粒度變化的影響因素進(jìn)行了分析，研究表明：應該選擇較為合適的磨剝時(shí)間(2h)，并非時(shí)間越長(cháng)效果越好；當介質(zhì)球直徑以(0.8~1.2mm):(1.5~2.0mm):(2.0~2.5mm)=3:2:1的比例混合時(shí)磨剝效果最佳，對煤系高嶺土中高嶺石晶形的破壞較小。
　　
　　Tang等人研究評估了干磨對由高嶺土制備的二氧化硅材料的理化性質(zhì)的影響，由二氧化硅的X射線(xiàn)衍射數據計算出的非晶化程度隨研磨時(shí)間的增加而增加，形態(tài)和結構研究表明，高嶺土殘留物的晶體結構在研磨過(guò)程中被破壞，浸出樣品的SiO2含量隨研磨時(shí)間而變化，最大值在92%以上。研磨使得二氧化硅的表面積增加至167.84m2/g，但又隨研磨時(shí)間的延長(cháng)而減小，研磨引起的結構破壞被認為是提高浸出行為和改善SiO2含量和多孔性的主要原因。
　　
　　資料來(lái)源：《張濤.超聲波輔助改性煅燒煤系高嶺土及其吸油性能研究[D].太原理工大學(xué),2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！