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高岭土常含杂质，传统还原漂白（如用连二亚硫酸钠）有缺陷。研究人员探究表面活性剂辅助高岭土漂白及纳米黏土制备。结果显示，三步机械研磨结合表面活性剂（如 SDS）可有效漂白并制得纳米高岭土，为高岭土加工提供绿色新途径。
高岭土作为一种重要的非金属矿产资源，在工业领域应用广泛。它由长石等富含铝的岩石分解而来，在印度等地储量丰富。然而，天然高岭土中往往含有杂质和色素，严重影响其品质。为了去除这些杂质，提升高岭土的质量，漂白成为关键环节。
目前，常用的还原漂白法使用连二亚硫酸钠（sodium dithionate），但这种方法存在诸多弊端。一方面，连二亚硫酸钠在酸性溶液中不稳定，为了达到漂白效果，需要大量过量使用；另一方面，它的有效作用时间较短，随着连二亚硫酸钠的消耗，剩余的铁会被空气中的氧气重新氧化，降低了整体的漂白效果。此外，还有研究尝试用生物浸出法以及有机酸、无机酸来去除高岭土中的铁氧化物，但这些方法也各有局限。
在这样的背景下，为了找到一种更高效、环保的高岭土漂白方法，研究人员开启了探索之旅。虽然此前有研究表明表面活性剂在改变高岭土界面性质、去除杂质方面有潜在作用，但针对表面活性剂在高岭土机械研磨过程中对漂白效果的影响，尚未有深入研究。此次研究旨在筛选能原位漂白的表面活性剂，开发一种无酸、水基的绿色漂白工艺，在提高高岭土白度的同时，直接制备出尺寸可控的纳米黏土颗粒。
研究人员收集了来自印度拉贾斯坦邦斋浦尔卡特普特利地区矿山的高岭土，该高岭土的颜色指数值 L* = 83.71，b* = 12.47，粒径小于 3μm，Fe2O3杂质含量约为 2.8% 。他们选用了多种表面活性剂，包括阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS，商品名为月桂基硫酸钠 SLS ）、聚丙烯酸钠（Acumer）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）、Span 80、Tween 80 和 Brij 35 等。
研究中采用的主要技术方法为行星球磨（planetary ball milling）。行星球磨是一种基于行星运动、重力和离心力原理的高能粉碎技术，通过陶瓷罐的同步旋转和公转，配合合适的研磨介质，能快速减小颗粒尺寸。在研磨过程中，高岭土与表面活性剂分子发生化学反应，高岭土结构中的杂质在研磨作用下进入水相，并借助表面活性剂的作用保持悬浮状态。
研究人员对高岭土进行了机械化学漂白实验，在中性 pH 值、300 rpm 转速下，将高岭土与不同表面活性剂在水介质中通过行星球磨进行反应，每次研磨 10 分钟，最多进行三步研磨。
漂白效果研究：研究发现，未经研磨的高岭土 b值为 12.47，经过研磨后，在阳离子和阴离子表面活性剂作用下，b值显著降低。例如，CTAB、SLS 和 Acumer 分别使 b值降至 5.38、5.65 和 4.24 ，相比之下，大分子聚合物表面活性剂的效果则稍逊一筹。这表明阳离子和阴离子表面活性剂在降低高岭土 b值方面表现更为突出。
多方面分析结果：通过对最终产物进行粉末 X 射线衍射（powder XRD）、X 射线荧光光谱（XRF）、近红外光谱（Near IR）、颜色坐标和形貌分析，结果证实了三步机械研磨在使用合适表面活性剂（如 SLS）时，对高岭土漂白效果显著。高岭土的 L值从 83 提升到 90，b值从 12.47 降至 1.98 。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析显示，机械化学研磨有助于高岭土片层的分层，生成纳米高岭土。
研究结论表明，表面活性剂辅助的顺序研磨可以作为高岭土漂白的一种可行单元操作。结合合适的表面活性剂进行顺序机械研磨，能够制备出尺寸可控、亮度较高的高岭土。其中，使用 SLS 进行顺序研磨在漂白以及制备粒径合适的高岭土方面效果更佳。
这项研究意义重大，它为高岭土的加工提供了一种绿色环保的新方法，避免了传统还原漂白法的诸多弊端。通过开发无酸、水基的绿色漂白工艺，不仅提高了高岭土的质量，还为纳米黏土的制备提供了新途径。该研究成果发表在《Applied Clay Science》上，为相关领域的研究和工业生产提供了重要的参考，有望推动高岭土加工行业的技术革新，实现更高效、环保的生产。
