CN111433155A - 矿物处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理蒙皂石粘土的方法、用所述方法获得的蒙皂石粘土和经处理的蒙皂石粘土的各种用途。

Description

矿物处理方法
技术领域
本发明总体涉及一种处理蒙皂石粘土(smectite clay)(例如膨润土)以将存在于蒙皂石粘土中的至少一些一价阳离子替换为二价阳离子的方法。本发明进一步涉及可以通过该方法获得的蒙皂石粘土以及这些经处理的蒙皂石粘土的各种用途，例如作为催化剂，例如作为由单不饱和脂肪酸生产二聚酸时的催化剂。
背景技术
蒙皂石粘土(例如膨润土)具有蒙皂石矿物结构，即夹在两个四面体片层之间的八面体片的2:1结构。蒙皂石粘土具有可变的净负电荷，其可以被一种或多种阳离子(例如钠、钾、钙和镁)平衡，这些阳离子外部吸附在层间表面上。蒙皂石粘土中存在的特定阳离子可根据获得蒙皂石粘土的位置而变化。然而，蒙皂石粘土通常包括阳离子的混合物，例如二价和一价阳离子的混合物。可以希望的是，蒙皂石粘土包括用于特定用途的特定类型的阳离子。例如，在需要高亲水性的情况下，使用主要包含钠离子的蒙皂石粘土可以是有利的。因此，期望提供处理蒙皂石粘土以获得包含所需类型的阳离子的蒙皂石粘土的替代和/或改进的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种处理蒙皂石粘土的方法，该方法包括：
提供包含一价阳离子的蒙皂石粘土；和
在溶剂存在下使所述蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触；
其中，与所述蒙皂石粘土中存在的一价阳离子的相应盐相比，所述二价阳离子盐更易溶于所述溶剂。
在某些实施方式中，二价阳离子盐不是氯化物。作为替代或补充，在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐在基于组合物总重量等于或小于约60重量％的溶剂的存在下接触。作为替代或补充，在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐在等于或小于约5的pH下接触。作为替代或补充，在某些实施方式中，所述处理方法与蒙皂石粘土的酸活化同时发生。
在本发明第一方面的方法中，至少一些一价阳离子被二价阳离子盐中的二价阳离子替换。因此，该方法可以增加蒙皂石粘土中二价阳离子与一价阳离子的比率。在某些实施方式中，所有的一价阳离子都被二价阳离子替换。因此，在某些实施方式中，该方法可以形成不包含一价阳离子并且可以例如仅包含二价阳离子的蒙皂石粘土。
根据本发明的第二方面，提供了一种通过本发明第一方面的方法获得的和/或可通过本发明第一方面的方法获得的蒙皂石粘土。
根据本发明的第三方面，提供了一种蒙皂石粘土，其二价阳离子与一价阳离子之比等于或大于约90:10。
根据本发明的第四方面，提供了本发明第二或第三方面的蒙皂石粘土作为催化剂的用途。在某些实施方式中，所述蒙皂石粘土用作由不饱和脂肪酸(例如单不饱和脂肪酸)生产二聚酸时的催化剂。
在本发明任意方面的某些实施方式中，蒙皂石粘土是膨润土。
在某些实施方式中，二价阳离子盐不包含氯化物和/或不包含溴化物。在某些实施方式中，二价阳离子盐不包含硫。
在某些实施方式中，二价阳离子盐是硝酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、卤化物、硫酸盐、叠氮化物、碳酸盐、铬酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐、甲酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、氧化物、高锰酸盐、亚硒酸盐或钨酸盐。在某些实施方式中，二价阳离子盐是硝酸钙，例如四水合硝酸钙。
在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐在等于或小于约60重量％的溶剂(例如水)的存在下接触。在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐在等于或大于约15重量％的溶剂(例如水)的存在下接触。
在某些实施方式中，通过使蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触而形成的组合物的pH等于或小于约10。在某些实施方式中，通过使蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触而形成的组合物的pH等于或小于约5。
在某些实施方式中，本发明的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子的比率等于或大于约90:10。在某些实施方式中，本发明的蒙皂石粘土不包含一价阳离子。在某些实施方式中，所述蒙皂石粘土仅包含二价阳离子。
本发明任何方面的某些实施方式可以提供一个或多个以下优点：
·用二价阳离子替换蒙皂石粘土中的一价阳离子，以增加蒙皂石粘土中二价阳离子与一价阳离子的比率；
·所述方法可以在低pH值下进行；
·所述方法可以用低量的水进行；
·使所述方法的产品中的硫、氯化物和溴化物的含量最小化。
针对本发明所述方面中的任何一个或多个特定方面所提供的细节、实例和优选项将在本文中进一步描述，并且同样适用于本发明的所有方面。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖本文所述的实施方式、实例和优选项以其所有可能的变化方式的任何组合。
具体实施方式
本发明人惊奇且有利地发现，通过使蒙皂石粘土与二价阳离子盐在溶剂(可以是例如水)的存在下接触，可以将蒙皂石粘土中存在的一价阳离子替换为二价阳离子。为了驱动阳离子交换反应，二价阳离子盐比蒙皂石粘土中存在的一价阳离子的相应盐更易溶于溶剂(例如水)。因此，本文提供了一种处理蒙皂石粘土的方法，或用二价阳离子替换蒙皂石粘土中存在的一价阳离子的方法，或增加蒙皂石粘土中二价阳离子与一价阳离子的比率的方法。在某些实施方式中，蒙皂石粘土中存在的所有一价阳离子都被二价阳离子替换。在某些实施方式中，经处理的蒙皂石粘土仅包含二价阳离子。因此，在某些实施方式中，本文提供了一种由包含一价阳离子的蒙皂石粘土(例如包含一价和二价阳离子的混合物的蒙皂石粘土)制备仅包含二价阳离子的蒙皂石粘土的方法。
本文中使用的术语“蒙皂石粘土”是指包含具有蒙皂石矿物结构(即夹在两个四面体片层之间的八面体片层的2:1结构)的粘土的材料。蒙皂石粘土具有可变的净负电荷，其可以被一种或多种阳离子(例如钠、钾、钙、铝或镁阳离子)或被从外部吸附在层间表面上的氢来平衡。蒙皂石粘土可包含多种类型的阳离子的组合，例如一价、二价和三价阳离子的混合物。蒙皂石粘土可例如包含(例如仅包含)一价和二价阳离子的混合物。
例如，蒙皂石粘土可以包括蒙脱石(montmorillonite)、贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石或其一种或多种的组合，或基本上由其组成，或由其组成。在某些实施方式中，蒙皂石粘土包含蒙脱石、基本上由蒙脱石组成或由蒙脱石组成。膨润土是一种蒙皂石粘土，其主要包含蒙脱石。因此，在某些实施方式中，蒙皂石粘土是膨润土。
本文描述的方法所要处理的蒙皂石粘土包含一价阳离子。在某些实施方式中，蒙皂石粘土包含(例如仅包含)一价、二价和三价阳离子的混合物。在某些实施方式中，蒙皂石粘土包含(例如仅包含)一价和二价阳离子的混合物。在某些实施方式中，蒙皂石粘土仅包含一价阳离子(换句话说，不包含非一价阳离子的任何阳离子)。在某些实施方式中，一价阳离子选自钠阳离子、钾阳离子或其组合。在某些实施方式中，二价阳离子选自钙阳离子、镁阳离子或其组合。在某些实施方式中，三价阳离子是铝阳离子。在某些实施方式中，本文描述的方法所要处理的蒙皂石粘土(例如膨润土)包含钙阳离子和钠阳离子的混合物。在某些实施方式中，本文描述的方法所要处理的蒙皂石粘土(例如膨润土)包含仅钙阳离子和钠阳离子的混合物。通常，蒙皂石粘土中的阳离子是指蒙皂石粘土中的可交换阳离子。
包含钠阳离子的蒙皂石粘土(例如膨润土)包括天然存在的蒙皂石粘土和经处理的蒙皂石粘土。例如，天然存在的蒙皂石粘土中的阳离子(例如钙、钾或铝)可能已经被钠阳离子替换，例如通过苏打灰活化来替换。这可以称为钠活化的蒙皂石粘土。苏打灰活化可例如包括：将苏打灰粉末(碳酸钠)添加到水分含量为至少约20重量％、例如至少约22重量％或至少约35重量％的蒙皂石粘土中，并进行混合，例如通过挤出或捏合来进行混合。然后可以将经苏打灰活化的蒙皂石粘土干燥并加工(例如研磨)成具有所需粒径分布的粉末。
当本发明某些实施方式中使用的蒙皂石粘土是从天然来源获得时，可能某些矿物杂质将不可避免地污染地面材料。然而，一般而言，蒙皂石粘土将优选包含小于5重量％、优选小于1重量％的其他矿物杂质。
蒙皂石粘土可包含至少约70重量％的蒙皂石矿物结构。例如，蒙皂石粘土可包含至少约75重量％、或至少约80重量％、或至少约85重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％、或至少约96重量％、或至少约97重量％、或至少约98重量％、或至少约99重量％的蒙皂石矿物结构。例如，蒙皂石粘土可包含至多约100重量％的蒙皂石矿物结构。例如，蒙皂石粘土可包含至多约99重量％、或至多约98重量％、或至多约97重量％、或至多约95重量％、或至多约90重量％的蒙皂石矿物结构。
蒙皂石粘土可例如包含等于或小于约40重量％的水分。例如，蒙皂石粘土可包含等于或小于约35重量％、或等于或小于约30重量％、或等于或小于约25重量％、或等于或小于约20重量％、或等于或少于约15重量％的水分。可以例如通过加热蒙皂石粘土直至重量没有进一步变化并比较加热前后的重量来测量水分含量。蒙皂石粘土可例如包含等于或大于约0重量％的水分。例如，蒙皂石粘土可包含等于或大于约4重量％、或等于或大于约5重量％、或等于或大于约10重量％、或等于或大于约15重量％的水分。特别地，当蒙皂石与二价阳离子盐接触时，其水分含量可以在该范围内。例如，这可以通过“ASTM D2216-10，实验室确定土壤和岩石中水(水分)含量(按质量计)的标准测试方法”来确定。
可以例如在本文所述的处理方法之前或之后对蒙皂石粘土(例如膨润土)进行处理以获得期望的粒径。加工可以例如包括磨碎、研磨和/或筛分。蒙皂石粘土可例如具有至少约90重量％的小于约200目(74微米)的颗粒，例如至少约92重量％、例如至少约94重量％、例如至少约95重量％、例如至少约96重量％、例如至少约98重量％、例如至少约99重量％的小于约200目(74微米)的颗粒。
在本文所述的处理方法中，使蒙皂石粘土在溶剂(例如水)的存在下与二价阳离子盐接触。接触可以例如包括混合、摇动、捏合和/或挤出。在某些实施方式中，将蒙皂石粘土和二价阳离子盐在水的存在下混合，并且将所得的包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物挤出。在某些实施方式中，蒙皂石粘土和/或二价阳离子盐为浆料形式。因此，在某些实施方式中，蒙皂石粘土在浆料中与二价阳离子盐接触。
蒙皂石粘土的用量例如可以等于或大于包含蒙皂石粘土、二价阳离子盐和溶剂的组合物的约1重量％。例如，蒙皂石粘土的用量可以等于或大于组合物重量的约2重量％、或等于或大于约5重量％、或等于或大于约10重量％、或等于或大于约15重量％。蒙皂石粘土的用量例如可以为组合物重量的至多约80重量％、或等于或小于约70重量％、或等于或小于约60重量％、或等于或小于约50重量％、或等于或小于约40重量％、或等于或小于约30重量％、或等于或小于约20重量％。例如，蒙皂石粘土的用量可以为组合物重量的约1重量％至约80重量％、或约2重量％至约60重量％、或约5重量％至约40重量％。例如，蒙皂石粘土的用量可以为组合物重量的约1重量％至约20重量％。
二价阳离子盐是任何含有二价阳离子的盐。二价阳离子盐可以是例如比蒙皂石粘土中的一价阳离子的相应盐更易溶于溶剂(例如水)的任何二价阳离子盐。蒙皂石粘土中的一价阳离子的相应盐是指当二价阳离子盐中的二价阳离子被蒙皂石粘土中存在的一价阳离子替换时所形成的盐。
二价阳离子盐中的二价阳离子可以是例如镁、钙或其一种或多种的组合。例如，二价阳离子盐中的二价阳离子可以是钙。二价阳离子盐中的二价阳离子可以例如是存在于待处理的蒙皂石粘土中的二价阳离子。
二价阳离子盐可以是例如硝酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、卤化物、硫酸盐、叠氮化物、碳酸盐、铬酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐、甲酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、氧化物、高锰酸盐、亚硒酸盐或钨酸盐。二价阳离子盐可以是例如硝酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸氢盐或氢氧化物。二价阳离子盐可以例如是硝酸盐。
二价阳离子盐可以是例如水合物(含有以确定比例结合的水分子作为晶体组成部分的无机盐)。例如，水合物可以是半、一、倍半、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一或十二水合物。例如，水合物可以是四水合物。
二价阳离子盐可以不包含氯阴离子。二价阳离子盐可以例如不包含溴阴离子。二价阳离子盐可以例如不包含卤素阴离子。二价阳离子盐可以不包含氯原子和/或溴原子和/或卤素原子(包括例如高氯酸根、氯酸根、溴酸根和碘酸根阴离子)。二价阳离子盐可例如不包含：包括一个或多个硫原子的任何阳离子或阴离子(包括例如硫、硫酸根、连二亚硫酸根、亚硫酸根、连四硫酸根、硫代硫酸根阴离子)。
在某些实施方式中，二价阳离子盐是硝酸钙，例如硝酸钙四水合物。
二价阳离子盐可以例如为干粉形式。或者，二价阳离子盐可以是溶液或悬浮液的形式。
可以计算出用存在于二价阳离子盐中的二价阳离子替换蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的二价阳离子盐的化学计量。例如，可以使用硫脲银阳离子交换容量法来计算蒙皂石粘土中存在的一价阳离子的浓度，然后可以计算出替换所计算出的浓度的一价阳离子所需的二价阳离子的化学计量。二价阳离子盐的用量可以等于或大于替换蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的二价阳离子的化学计量的约90％。例如，二价阳离子盐的用量可以等于或大于替换蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的二价阳离子的化学计量的约92％、或等于或大于约94％、或等于或大于约95％、或等于或大于约96％、或等于或大于约98％、或等于或大于约99％、或等于或大于约100％。例如，二价阳离子盐的用量可以等于或小于替换蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的二价阳离子的化学计量的约150％、或等于或小于约140％、或等于或小于约130％、或等于或小于约120％、或等于或小于约110％、或等于或小于约100％。
基于蒙皂石粘土的总重量，二价阳离子盐的用量可以例如等于或小于约50％。例如，基于蒙皂石粘土的总重量，二价阳离子盐的用量可以等于或小于约45重量％、或等于或小于约40重量％、或等于或小于约35重量％、或等于或小于约30重量％、或等于或小于约25重量％、或等于或小于约20重量％、或等于或小于约15重量％、或等于或小于约10重量％。例如，基于蒙皂石粘土的总重量，二价阳离子盐的用量可以等于或小于约9重量％、或等于或小于约8重量％、或等于或小于约7重量％、或等于或小于约6、或等于或小于或等于约5重量％、或等于或小于约4重量％。例如，基于蒙皂石粘土的总重量，二价阳离子盐的用量可以等于或大于约0.5重量％、或等于或大于约1重量％、或等于或大于约1.5重量％、或等于或大于约2重量％。例如，基于蒙皂石粘土的总重量，二价阳离子盐的用量可以为约0.5重量％至约50重量％、或约0.5重量％至约30重量％、或约0.5重量％至约10重量％、或约0.5重量％至约5重量％。
在例如水等溶剂的存在下使蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触。使蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触时，存在的溶剂是指包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物中的溶剂总量。组合物中水的总量是指组合物中的游离水(不是矿物质或盐的结晶相中的水)。这可以根据“ASTM D2216-10，实验室确定土壤和岩石中水(水分)含量(按质量计)的标准测试方法”来测量。
蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触时存在的溶剂总量例如可以是足以溶解所形成的二价阳离子盐和/或相应的一价阳离子盐的量。例如，与溶解所形成的二价阳离子盐和/或相应的一价阳离子盐所需的量相比，蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触时存在的溶剂总量可以不超出约50％，例如不超出约40％，例如不超出约30％，例如不超出约20％，例如不超出约10％。
例如，基于组合物的总重量，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在等于或小于约60重量％的溶剂(例如水)的存在下混合。换句话说，在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触之后，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物可以包含基于该组合物总重量等于或小于约60重量％的溶剂。例如，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在等于或小于约55重量％、或等于或小于约50重量％、或等于或小于约45重量％、或等于或小于约40重量％、或等于或小于约39重量％、或等于或小于约38重量％、或等于或小于约37重量％、或等于或小于约36重量％、或等于或小于少于约35重量％的溶剂(例如水)的存在下组合。例如，基于组合物的总重量，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在等于或大于约4重量％的溶剂(例如水)的存在下组合。例如，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在等于或大于约10重量％、或等于或大于约15重量％、或等于或大于约16重量％、或等于或大于约17重量％、或等于或大于约18重量％、或等于或大于约19重量％、或等于或大于约20重量％、或等于或大于约21重量％、或等于或大于约22重量％、或等于或大于约23重量％、或等于或大于约24重量％、或等于或大于约25重量％、或等于或大于约26重量％、或等于或大于约27重量％、或等于或大于约28重量％、或等于或大于约29重量％、或等于或大于约30重量％的溶剂的存在下组合。例如，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在约4重量％至约60重量％、或约15重量％至约60重量％、或约20重量％至约50重量％、或约20重量％至约40重量％的溶剂(例如水)、或约25重量％至约40重量％的溶剂(例如水)、或约30重量％至约40重量％的溶剂(例如水)、或约25重量％至约35重量％的溶剂(例如水)、或约30重量％至约35重量％的溶剂(例如水)的存在下组合。在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐在等于或大于约30重量％的溶剂(例如水)的存在下组合。
在某些实施方式中，可以在使蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触之前将溶剂(例如水)以所需的量添加到一种或多种起始材料(例如蒙皂石粘土和/或二价阳离子盐)中。例如，在使蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触之前，可以用溶剂(例如水)向蒙皂石粘土和/或二价阳离子盐喷雾。在某些实施方式中，在将蒙皂石粘土和二价阳离子盐组合后，可以将溶剂(例如水)以所需量添加到包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物中。在某些实施方式中，天然存在的蒙皂石粘土可以已经包含适当量的水。在某些实施方式中，蒙皂石粘土和/或二价阳离子盐和/或包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物可以是浆料。
在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触后，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可以例如等于或小于约10。换言之，可以使蒙皂石粘土和二价阳离子盐在等于或小于约10的pH下接触。例如，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可以等于或小于约9.5、或等于或小于约9、或等于或小于约8.5、或等于或小于约8、或等于或小于约7.5、或等于或小于约7。
例如，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可以等于或大于约5、或等于或大于约5.5、或等于或大于约6、或等于或大于约6.5、或等于或大于约7。例如，在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触后，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可为约5至约10、或约6至约9、或约6至约8。
在某些实施方式中，本文所述的膨润土处理方法可与蒙皂石粘土的酸活化(在酸(例如强酸，例如在水中至少约95％、例如100％电离的酸)的存在下加热蒙皂石粘土的过程)同时进行。酸可以是例如盐酸、硫酸、氢碘酸、氢溴酸、高氯酸或硝酸。酸可以例如以至少约0.5M和/或至多约5M的浓度使用。可以例如在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触之前将酸与蒙皂石粘土或二价阳离子盐组合。酸可以例如与包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物接触。可以例如将蒙皂石粘土和酸的组合物(当酸活化与本文所述的方法同时进行时，还有二价阳离子盐)加热至最高约200℃，例如最高约150℃、例如最高约140℃、例如最高约130℃、例如最高约120℃、例如最高约110℃、例如最高约100℃。例如，可以将蒙皂石粘土和酸的组合物(当酸活化与本文所述的方法同时进行时，还有二价阳离子)加热至至少约50℃、或至少约60℃、或至少约70℃、或至少约80℃、或至少约90℃、或至少约100℃。因此，在某些实施方式中，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在小于约5的pH下接触。因此，在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触后，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可以例如等于或小于约5、或等于或小于约4.5、或等于或小于约4、或等于或小于约3.5、或等于或小于约3、或等于或小于约2.5、或等于或小于约2、或等于或小于约1.5。例如，包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物的pH可以等于或大于约0、或等于或大于约0.5、或等于或大于约1。例如，蒙皂石粘土和二价阳离子盐可以在约0至约5、或约0至约4、或约0至约3、或约0至约2的pH值下接触。
在蒙皂石粘土和二价阳离子盐接触后，可将所得的包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物放置一段时间，以使蒙皂石粘土中存在的一价阳离子与二价阳离子盐中存在的二价阳离子交换。该时间段例如可以为至少约1小时。例如，该时间段可以是至少约2小时、或至少约3小时、或至少约4小时、或至少约5小时、或至少约6小时。例如，该时间段可以为至多约48小时、或至多约36小时、或至多约24小时、或至多约18小时、或至多约12小时。所得的包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物可以例如在约15℃至约25℃、例如约18℃至约24℃、例如约20℃至约22℃的温度下放置。
例如，可以将所得的包含蒙皂石粘土和二价阳离子盐的组合物干燥和/或加工(例如磨碎加工)至期望的粒径。
所得的组合物可以例如干燥至水分含量等于或小于约20重量％、或等于或小于约15重量％、或等于或小于约14重量％、或等于或小于约13重量％、或等于或小于约12重量％。例如，可以将所得的组合物干燥至水分含量等于或大于约2重量％、或等于或大于约5重量％、或等于或大于约10重量％。
本文还公开了通过本文公开的方法获得和/或可以通过本文公开的方法获得的经处理的蒙皂石粘土。本文还公开了一种蒙皂石粘土，其二价阳离子与一价阳离子之比等于或大于约90:10。
本文公开的经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以例如等于或大于约20:80。例如，本文公开的经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以等于或大于约30:70、或等于或大于约40:60、或等于或大于约50:50、等于或大于约60:40、或等于或大于约70:30、或等于或大于约80:20、或等于或大于约90:10。本文公开的经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以例如等于或小于约100:0、或等于或小于约99:1、或等于或小于约98:1、或等于或小于约97:1、或等于或小于约96:1、或等于或小于约95:1。例如，本文公开的经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以为约20:80至约100:0、或约30:70至约99:1、或约40:60至约95:1。
本文公开的经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以等于或大于约90:10。例如，经处理的蒙皂石粘土的二价阳离子与一价阳离子之比可以等于或大于约92:8、或等于或大于约94:6、或等于或大于约95:5、或等于或大于约96:4、或等于或大于约98:2或等于或大于约99:1。这些范围包括不含一价阳离子的蒙皂石粘土。在某些实施方式中，经处理的蒙皂石粘土不含一价阳离子。换句话说，在执行本文描述的方法之前，存在于蒙皂石粘土中的一价阳离子全部被交换。在某些实施方式中，经处理的蒙皂石粘土仅包含二价阳离子(例如钙和/或镁阳离子)。换句话说，在执行本文所述的方法之前，蒙皂石粘土中存在的所有非二价阳离子均与二价阳离子发生交换。在某些实施方式中，经处理的蒙皂石粘土中存在的仅有的二价阳离子是存在于本文所述方法中所用的二价阳离子盐中的二价阳离子。换句话说，在蒙皂石粘土中存在的所有阳离子都被二价阳离子盐中的二价阳离子替换，或者在处理前的蒙皂石粘土中存在的二价阳离子与二价阳离子盐中存在的二价阳离子相同。
本文还公开了本文所述的经处理的蒙皂石粘土的各种用途，例如通过本文所述的方法获得和/或可获得的经处理的蒙皂石粘土的各种用途。
该用途可以是在蒙皂石粘土优选包含比一价阳离子更多的二价阳离子的情况下的任何用途。例如，该用途可以是在优选使用非溶胀性蒙皂石粘土的情况下(例如在药物和动物饲料产品中)的任何用途。蒙皂石粘土可以例如用作填料和/或结合剂和/或吸收剂(例如以吸收一种或多种毒素)和/或用作干燥剂。例如，蒙皂石粘土可用作动物饲料添加剂、用作霉菌毒素结合剂和/或用作内毒素结合剂。例如，蒙皂石粘土可用作药物组合物中的添加剂(例如填料和/或结合剂)。
蒙皂石粘土可用于漂白土中(例如作为漂白土的原料)，例如用于加工食用油、脂肪、工业油和/或生物柴油。
在某些实施方式中，本文所述的经处理的蒙皂石粘土可用于饮料的处理，例如本文所述的蒙皂石粘土可用于澄清液体(例如葡萄酒或果汁)的方法中。
在某些实施方式中，本文所述的经处理的蒙皂石粘土可以用于漂白油的方法中。
在某些实施方式中，本文所述的经处理的蒙皂石粘土可用作金属铸件生产中的粘合剂。
在某些实施方式中，本文所述的经处理的蒙皂石粘土可以用于羊毛缩绒方法中。
在某些实施方式中，可以将经处理的蒙皂石粘土掺入药物产品和/或动物饲料产品和/或猫砂产品和/或陶瓷产品(例如作为陶瓷产品的釉料)和/或化妆品产品和/或干燥剂产品和/或羊毛产品和/或除草剂和/或杀虫剂和/或杀昆虫剂和/或胶带和接缝产品和/或适用于油漂白的漂白土产品中。
在某些实施方式中，经处理的蒙皂石粘土可以用作催化剂。例如，经处理的蒙皂石粘土可以用作由不饱和脂肪酸(例如单不饱和脂肪酸)生产二聚酸时的催化剂。二价阳离子与一价阳离子之比特别高的经处理的蒙皂石粘土对于该应用可能是特别有用的，例如提供更高的二聚化产率。
用于生产二聚酸的脂肪酸可以例如获自天然来源，例如妥尔油、大豆油和菜籽油。然后，二聚酸可用于多种用途，例如用于生产聚合物、增塑剂、印刷用墨、树脂、涂料、洗涤剂、表面活性剂、个人护理产品、粘合剂和蜡。例如，衍生自二聚酸的产品可以是用于溶剂、粘合剂和印刷用墨中的非反应性聚酰胺树脂，或者是用于船舶和建筑涂料和粘合剂中的反应性聚酰胺树脂，或者是油田化学品，例如腐蚀和结垢抑制剂、润湿剂、表面活性剂和破乳剂。
实施例
用水喷洒天然混合的阳离子膨润土(在可交换位置包含钠、钾、镁和钙阳离子)，以使其水分含量为30重量％，然后手动与细粉形式的四水合硝酸钙混合。四水合硝酸钙的量通过以下方式计算：确定用硫脲银阳离子交换容量法测定的一价可交换阳离子的浓度，并使用提供与可交换钠离子和钾离子浓度的100％相对应的钙浓度的化学计量。然后将糊状物在实验室挤出机中挤出两次，并在室温下放置至少2小时。然后将所得产物干燥至水分含量为12重量％，并研磨至细度为10至12％的大于200目的颗粒。
根据A.P.I(钻井规范-流体材料API规范13A(Spec 13A)第16版，2004年2月，ISO13500:1998(修订))、水吸收(根据ASTM 946-83“膨润土水吸收标准方法，多孔板法”)和自由溶胀指数(根据ASTM D 5890-95“土工合成粘土衬里的粘土矿物组分溶胀指数的标准测试方法”)，通过测量产品的粘度来确定处理过程的成功。结果显示在下表1中。
表1
经预处理的膨润土 经处理的膨润土
水吸收(％) 542 254
溶胀指数(mL/2g) 14 9
Fann读数@600rpm 6.5 5
Fann读数@300rpm 3.5 3
在可交换位置含有钠离子的膨润土具有吸收更多水的能力，因此显示出更高的溶胀指数。而且，包含钠阳离子的膨润土的浆料的粘度(在600和300rpm下的Fann读数)高于已经交换了至少一些钠离子的浆料的粘度。表1表明，与原料相比，经处理的膨润土具有较低的水吸收、溶胀性和表观粘度，因此证明了钠离子在可交换位置已被钙离子替换。
前述内容广泛地描述了本发明的某些实施方式而没有限制。对于本领域技术人员而言显而易见的变化和修改旨在落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (32)

1.一种蒙皂石粘土的处理方法，所述方法包括：
提供包含一价阳离子的蒙皂石粘土；和
在溶剂的存在下使所述蒙皂石粘土与二价阳离子盐接触；
其中，所述二价阳离子盐比所述蒙皂石粘土中存在的一价阳离子的相应盐更易溶于所述溶剂；并且
其中，所述二价阳离子盐不是氯化物，且/或所述蒙皂石粘土和二价阳离子盐在基于组合物的总重量等于或小于约60重量％的溶剂的存在下接触，且/或所述处理方法与所述蒙皂石粘土的酸活化同时进行。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土包含一价和二价阳离子的混合物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土是膨润土。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土中的二价阳离子是钙、镁或其组合。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述溶剂是水。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土和/或所述二价阳离子盐为浆料形式。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土中的一价阳离子为钠、钾或其组合。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐中的二价阳离子是存在于待处理的蒙皂石粘土中的二价阳离子。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐是钙盐。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐是硝酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、卤化物、硫酸盐、叠氮化物、碳酸盐、铬酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐、甲酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、氧化物、高锰酸盐、亚硒酸盐或钨酸盐。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐是硝酸钙，例如四水合硝酸钙。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐不是氯化物且/或不是溴化物且/或不是卤化物且/或不含硫。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述蒙皂石粘土的用量等于或大于包含所述蒙皂石粘土、所述二价阳离子盐和所述溶剂的组合物的重量的约1重量％，例如为约1重量％至约20重量％。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐的用量等于或大于用所述盐中的二价阳离子替换所述蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的化学计量的约90％。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二价阳离子盐的用量等于或大于用所述盐中的二价阳离子替换所述蒙皂石粘土中的一价阳离子所需的化学计量。
16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述蒙皂石粘土的总重量，所述二价阳离子盐的用量等于或小于约50％，例如等于或小于约10％。
17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，包含所述蒙皂石粘土和所述二价阳离子盐的组合物的pH等于或小于约10，例如等于或小于约5。
18.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述蒙皂石粘土和所述二价阳离子盐在等于或大于约15重量％的溶剂的存在下接触。
19.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述蒙皂石粘土和所述二价阳离子盐在等于或小于约60重量％的溶剂的存在下接触。
20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，经处理的蒙皂石粘土中的二价阳离子与一价阳离子之比等于或大于约20:80，例如等于或大于约50:50，或等于或大于约90:10。
21.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，经处理的蒙皂石粘土不包含一价阳离子。
22.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，经处理的蒙皂石粘土仅包含二价阳离子。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在经处理的蒙皂石粘土中存在的仅有的二价阳离子是在与所述蒙皂石粘土接触的所述二价阳离子盐中存在的二价阳离子。
24.用权利要求1至21中任一项所述的方法获得和/或能够获得的蒙皂石粘土。
25.一种蒙皂石粘土，其二价阳离子与一价阳离子之比等于或大于约20:80，例如等于或大于约50:50，或等于或大于约90:10。
26.如权利要求23所述的蒙皂石粘土，其中，所述蒙皂石粘土不包含一价阳离子。
27.如权利要求23或24所述的蒙皂石粘土，其中，所述蒙皂石粘土仅包含二价阳离子。
28.如权利要求23至25中任一项所述的蒙皂石粘土，其中，所述蒙皂石粘土中的二价阳离子为钙、镁或其组合。
29.如权利要求23至26中任一项所述的蒙皂石粘土，其中，所述蒙皂石粘土中的一价阳离子为钠、钾或其组合。
30.如权利要求23至27中任一项所述的蒙皂石粘土，其中，所述蒙皂石粘土是膨润土。
31.权利要求22至28中任一项所述的蒙皂石粘土作为催化剂或作为动物饲料组合物中的添加剂或作为药物组合物中的添加剂或作为毒素结合剂或在漂白土中的用途。
32.如权利要求29所述的用途，其中，所述蒙皂石粘土用作由不饱和脂肪酸生产二聚酸时的催化剂。
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