高岭土吸附阳离子_阳离子聚合物在粘土表面的吸附作用研究进展
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阳离子聚合物在粘土表面的吸附作用研究进
展
作者：柳潇雄
来源：《中国新技术新产品》
2014
年第
12
期
关键词：阳离子聚合物；粘土；吸附；纳米；调剖堵水
中图分类号：
TE 35
文献标识码：
A
一、概述
阳离子聚合物作为一种粘土稳定剂，已经广泛应用于油气井工程中。同时，由于阳离子聚
合物与粘土表面作用后，具备耐冲刷、耐水窜等优良性能，现在也广泛应用于油气田开发过程
中的调剖堵水过程中。近年来，随着纳米技术的迅猛发展，国内外已有不少学者着眼于把阳离
子聚合物与粘土吸附作用后制成新型纳米复合材料，将其应用于饮用水净化、环境污染治理、
纺织印染污水处理等领域，取得了良好的效果。
无论是作为粘土稳定剂，还是调剖堵水剂，抑或是制成新型纳米复合材料，其功能的实现
无不与阳离子聚合物在粘土表面的吸附作用密切相关。长期、有效、稳定地发挥其优良性能，
就必须要将这一吸附过程的作用机理、作用方式、改变效果、影响因素等重要问题探究清楚。
因此，阳离子聚合物在粘土表面的吸附作用这一课题，有着重要而深远的研究意义。
二、吸附作用的机理与作用方式
粘土矿物是细分散的(晶体一般小于
2μm
)含水层状或层链状构造的铝、铁、镁的硅酸盐
及非晶质硅酸盐矿物的总称，常见有蒙脱石，伊利石，高岭石等。通常，随着地层深度增加，
蒙脱石含量减少，而伊利石含量增加，高岭石在一定深度消失。绿泥石主要分布在较深的地
层。
经由电泳实验观察可知，粘土颗粒在水中分散呈负电性，其所带电荷的来源可分为永久负
电荷、可变负电荷和极少量的正电荷三类。从微观结构上分析，阳离子聚合物由带正电荷的链
状大分子构成，众多正电性基团位于其其链上，但粘土晶层与表面通常带负电，从而二者之间
产生的强烈的静电引力。同时，很强的范德华力存在于大分子链与粘土晶面间，进一步促进阳
离子聚合物在粘土颗粒表面以单分子膜的形式牢固吸附。粘土被阳离子聚合物吸附后，颗粒间
的双电层斥力因此而减小，从而导致粘土颗粒间的结合更为紧密。
崔新洲、樊西惊等以
PTC
在安丘土和高岭土上的吸附为例，详细测定了阳离子聚合物在
粘土表面的吸附等温线，如图
1
、图
2
所示。
分析图线可知，随着聚合物溶液浓度的增加，吸附量也随之增加，并可分为三个阶段：
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