膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土岩 ，其诸多特性和应用原理都基于蒙脱石特殊的晶体结构和理化性质，主要原理如下：

离子交换性

蒙脱石晶体结构由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成。晶体边缘和层间存在可交换的阳离子，如Na+、Ca2+ 等。在不同环境下，这些阳离子能与溶液中的其他阳离子发生交换。比如在污水处理里，膨润土可通过离子交换吸附水中重金属离子。当含有重金属离子的污水与膨润土接触，其层间阳离子会与重金属离子交换，将重金属固定在膨润土上，实现污水净化，这是因为重金属离子与蒙脱石晶体的结合力更强，更倾向于占据晶体层间位置 。

吸附性

1. 物理吸附：膨润土有巨大比表面积，颗粒细小，内部存在大量纳米级孔隙，提供了充足吸附位点，能通过分子间作用力（范德华力）吸附气体、液体分子及细小固体颗粒。像在食品工业用于油脂脱色，膨润土依靠物理吸附去除油脂里的色素等杂质，因其表面能吸附色素分子，且对油脂分子亲和力弱，不会过多吸附油脂，实现高效脱色。

2. 化学吸附：晶体结构中存在不饱和键和活性位点，可与被吸附物质发生化学反应形成化学键。在土壤改良时，膨润土能化学吸附土壤中某些养分离子，避免其流失，且在合适条件下缓慢释放，为植物持续提供养分，比如与铵根离子反应形成相对稳定化合物。

膨胀性

1. 吸水膨胀：水分子进入蒙脱石晶层间，与层间阳离子发生水合作用，使晶层间距增大，宏观表现为膨润土体积膨胀。钠基膨润土膨胀性比钙基膨润土更强，因为钠离子水合半径大，更易撑开晶层。在钻井液应用中，膨润土吸水膨胀形成的泥浆能有效护壁和悬浮钻屑。

2. 有机膨胀：当膨润土与有机化合物接触，有机分子可进入晶层间，使晶层间距进一步扩大，形成有机膨润土。有机膨润土在有机溶剂中具有良好分散性和增稠性，在油漆、油墨等领域作为流变助剂，能改善产品在有机溶剂体系中的流动性和稳定性 。

分散悬浮性

在水中，膨润土颗粒能借助表面电荷和水化膜分散开来，均匀悬浮于水中形成稳定胶体体系。这是因为颗粒表面带负电荷，相互排斥避免团聚，同时表面水化膜也起到隔离作用。在涂料工业中，利用其分散悬浮性使颜料均匀分散在涂料体系中，防止颜料沉降，保证涂料色泽均匀和性能稳定 。

粘结性

膨润土颗粒细小，加水后颗粒间通过氢键、范德华力等相互作用形成粘性网络结构，具有粘结能力。在铸造行业用于制造砂型时，膨润土作为粘结剂，将砂粒粘结在一起，赋予砂型足够强度和可塑性，使砂型在铸造过程中保持形状完整，承受金属液冲刷 。