甘肃凹凸棒石黏土合成A型分子筛的研究
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1 食品行业凹凸棒石粘土本身无毒,价格低廉且使用效率高,是一种优良的脱色剂,能截留或吸附带色物质和杂质。
使用凹凸棒石粘土可替代当前的活性炭和活性白土,用于植物油、动物油脂、明胶等粘稠度较高的产品脱色和精制。
用盐酸活化后的凹凸棒石粘土对菜油、豆油等食用油的脱色能力可提高2倍以上。
脱色净化的色拉油,酸价较低,可省去脱水工序。
过滤后的滤饼(植物油、动物脂等)可以再生利用,不污染环境。
凹凸棒石粘土也可用作糖浆、蔗汁、甜菜汁、低浊度天然水、矿泉水、以及啤酒、麦芽汁、果汁、葡萄酒、果酒等饮料的过滤剂和澄清剂,它既能脱色,又能清除其中的微生物及其他杂质(如果汁、葡萄酒中的农药)。
其还具有特殊专一的吸附性,能吸附植物油中强致癌物质—黄曲霉毒素并且使用十分简便,无需改变原有生产工艺。
2 农业利用凹凸棒土比表面积大、吸附力强、粘结性好和密度低的特点,可作颗粒农药造粒剂,不仅可以提高颗粒肥料成粒率,增强复混肥的造粒速度,而且造粒强度高,不结块,不返潮,颗粒均匀,表面光滑,色泽度好;利用凹凸棒土生产的农药在土壤中释放缓慢,可以延长药效,粒状和粉状凹凸棒石粘土已广泛用作杀虫剂、杀菌剂、除草剂等的载体。
用酸处理过的凹凸棒石粘土能有效地防止硝酸铵、硫酸铵、尿素等氮肥中的氨的损失,具有固氨作用,可减少肥料流失,延缓养分的释放期,提高肥料利用率,改良土壤活性;利用凹凸棒土的阳离子交换能力,使其在土壤中起到保水,调节PH值的作用,并可为植物提供一定的微量元素,促进植物生长。
利用它的悬浮性、增稠性可用作粉剂农药、液体农药的悬浮剂、增稠剂,便于飞机大面积喷洒。
凹凸棒土承载性能好,酸碱度适中,粒度均匀,土中汞、铅、砷等有毒元素分别低于国家标准,可替代玉米粉作为饲料添加剂使用,可以节约粮食,降低饲料成本,提供动物必须的微量元素,并可防止动物拉稀,同时能改善饲养场环境。
另外,凹凸棒土中含有鱼类生长必需的多种微量元素,作为添加剂应用在鱼类颗粒配合饵料的生产中,可以减少无机盐用量,部分取代常用的粘结剂,而且制成的颗粒饵料有良好的漂浮性和粘结性,符合鱼类颗粒饵料的质量要求。
凹凸棒石粘土的纳米填料效应及其在高分子材料中的应用引言:纳米科技的快速发展使得纳米材料在各个领域中得到了广泛的应用。
其中,纳米填料作为一种重要的纳米材料,具有优异的性能和潜在的应用前景。
凹凸棒石粘土作为一种常见的纳米填料,由于其独特的形貌和结构,已经在高分子材料领域中引起了广泛的关注。
本文将详细介绍凹凸棒石粘土的纳米填料效应以及其在高分子材料中的应用。
一、凹凸棒石粘土的纳米填料效应1. 凹凸棒石粘土的结构和特性凹凸棒石粘土是一种层状矿物,其结构由硅酸盐土矿物层和层间阳离子组成。
其特点是具有大量的微观孔隙和高比表面积。
此外,凹凸棒石粘土还具有出色的阻隔性能、吸附性能和稳定性等优点。
2. 纳米填料效应凹凸棒石粘土作为纳米填料,具有独特的纳米填料效应。
首先,凹凸棒石粘土具有的高比表面积和微观孔隙可以增加高分子材料的界面接触面积,从而提高材料的机械强度和热稳定性。
其次,凹凸棒石粘土的层状结构可以有效地阻碍高分子链的运动,使得材料的屏障性能得到提升。
此外,凹凸棒石粘土还可以通过填充作用和限制材料分子的运动,改善高分子材料的维卡溶胀性能和抗燃性能。
二、凹凸棒石粘土在高分子材料中的应用1. 塑料复合材料凹凸棒石粘土作为一种优秀的纳米填料,在塑料复合材料中有着广泛的应用。
通过将凹凸棒石粘土与高分子树脂进行混合,可以提高材料的力学性能、热稳定性、屏障性能和阻燃性能。
此外,凹凸棒石粘土还可以调控复合材料的光学性能和电学性能,拓宽了材料的应用领域。
2. 橡胶复合材料凹凸棒石粘土在橡胶复合材料中也有着重要的应用价值。
通过将凹凸棒石粘土与橡胶基体进行复合,可以大幅增加橡胶材料的机械强度、硬度和耐磨性。
此外,凹凸棒石粘土的附着作用还可以提高橡胶材料的抗裂性和抗老化性能。
这些优势使得橡胶复合材料在汽车制造和工程建设等领域中得到了广泛应用。
3. 涂料和粘合剂凹凸棒石粘土在涂料和粘合剂中的应用也呈现出了巨大的潜力。
凹凸棒石粘土可以在涂料和粘合剂中起到增稠、增强附着力和改善流变性能的作用。
凹凸棒石的化学合成方法及结构调控凹凸棒石(Montmorillonite)是一种重要的黏土矿物,具有多孔性和层状结构,具有广泛的应用潜力。
本文将探讨凹凸棒石的化学合成方法以及结构调控的相关研究进展。
凹凸棒石的化学合成方法有多种途径,常见的包括水热法、溶胶-凝胶法、离子交换法等。
其中,水热法是一种较为常用的方法,通过在高温高压条件下,将合适的硅源和铝源与碱性溶液反应,形成凹凸棒石的矿物结构。
此外,溶胶-凝胶法也被广泛应用于凹凸棒石的制备中,该方法在溶液中形成定向排列的微小颗粒,然后通过热处理使其转变为凹凸棒石。
离子交换法则是通过将原先存在的外层阳离子替换为其他阳离子的方式来实现凹凸棒石的制备。
在凹凸棒石的结构调控方面,研究人员通过调控合成条件、添加表面修饰剂、外源掺杂以及负载功能材料等方法,实现了对其结构的调控。
例如,在合成过程中,可以通过调节反应温度、压力和溶液浓度等制备条件来调控凹凸棒石的层间距和孔隙结构。
此外,表面修饰剂的引入可以改变凹凸棒石的表面性质和在其他材料中的分散性。
外源掺杂则是通过向合成体系中引入其他金属离子或有机分子,实现对凹凸棒石结构的改变和功能的增强。
另外,利用凹凸棒石的多孔性和层状结构,可以实现对其进行负载功能材料,如催化剂、药物等,进一步扩展其应用领域。
凹凸棒石作为一种重要的黏土矿物,具有广泛的应用潜力。
其在环境领域和化工领域的应用研究也取得了显著的进展。
在环境领域,凹凸棒石可用于废水处理、重金属离子吸附和土壤修复等方面。
由于其具有较大的比表面积和孔隙结构,凹凸棒石能够有效吸附废水中的有机物和重金属离子,达到净化水质的目的。
此外,凹凸棒石还可以用于土壤修复,可以促进植物根系的生长和吸收污染物。
在化工领域,凹凸棒石的应用主要聚焦在催化剂、吸附剂、分离材料等方面。
由于其层状结构和多孔性,凹凸棒石可以用于催化剂的制备。
通过调控其结构和添加金属离子,可以将凹凸棒石转化为催化剂,用于有机合成和催化转化等反应。
第32卷第1期非金属矿V ol.32 No.1 2009年1月Non-Metallic Mines January, 20094A 沸石是传统洗涤助剂三聚磷酸钠的优良替代品,对环境保护具有重要的意义。
为降低生产成本,一些无机矿物或工业废弃物如铝土矿[1]、高岭土[2~4]、蒙脱土[5]、煤矸石[6]、膨润土[7]、粉煤灰[8]和硅藻土[9]等被用来合成4A 沸石。
这些无机原料均具有较多的SiO2成分,通过碱处理或者煅烧-碱处理后水热合成4A 沸石。
凹凸棒石黏土(凹土)是一种廉价的含硅无机矿物,在我国具有丰富的储量,是沸石合成潜在的原料。
以凹土为原料通过直接碱浸可制备4A沸石[10],然而得到的沸石中杂质较多,限制了其工业应用。
本实验以凹土为原料,通过煅烧、酸化、碱浸处理,其滤液添加铝源再水热晶化合成了高纯度4A 沸石。
1 实验部分1.1 主要原料凹土购自江苏省凹土工程研究中心,浅灰色粉末,粒度为200目,主要矿物成分为凹凸棒石,含量>70%,伴生有少量石英、白云石等杂质[11],其化学成分见表1。
NaOH、NaAlO2和HCl为分析纯,蒸馏水自制。
表1 原料凹土和煅烧凹土的化学成分(wt%)组分 Na2O Al2O3 SiO2 K2O CaO MnO2 TiO2 Fe2O3 MgO 烧失量凹土 0.10 5.12 58.78 1.29 7.26 0.05 1.49 4.79 10.09 11.03煅烧凹土0.15 10.54 57.08 1.78 4.87 0.32 1.32 7.75 8.71 7.481.2 合成方法分别将5g凹土或5g 800℃下处理过的煅烧凹土在5% HCl溶液浸泡1h除杂,抽滤,水洗至中性,按25%固液比转移到5mol/L NaOH溶液中,磁力加热搅拌2h,温度为100℃,转速为200r/min,抽滤,得到含Na2SiO3的碱性滤液,两种滤液均添加3.12g NaAlO2、0.1g NaOH和15g H2O,磁力搅拌2h后形成沸石合成液,将沸石合成液转移到反应釜中,于90℃下水热晶化一段时间,得到的白色沉淀抽滤,水洗,干燥后得到4A沸石。
兰州大学科技成果——凹凸棒石基环保型涂料添加剂
成果简介:
凹凸棒石粘土是一种具有规整孔道(0.36nm×0.64nm)和纳米棒晶结构(棒晶长约1-5μm,直径约20-70nm)的天然一维纳米材料,具有独特的吸附性能与胶体性能,与传统涂料中使用的增稠剂有机膨润土相比,可大幅提高漆膜的光泽防止漆膜流挂现象和涂布过程中的飞溅现象,防止颜填料沉降,改善涂料水分,使涂料外观均匀,并对微生物、盐、轻度酸碱呈惰性,可有效改善涂料的稳定性。
技术特点:
凹凸棒土作为触变型防沉增稠剂,在水性和溶剂型体系中均具有良好的防沉、增稠效果,并具有以下特点:高触变性,可防止漆膜流挂现象和涂布时涂料的飞溅,有利于建立厚层涂料、提高遮盖力;当施工剪切时,粘度迅速下降,因此在凝胶结构重新建立前,改进了流动和流平性;良好的流变性,这包括颜料的优良悬浮性,可防止颜填料沉降,改善涂料分水;很好的抗流挂性能,可防缩孔和鱼眼,使涂料外观均匀;物理性能稳定,对微生物、盐、轻度酸碱呈惰性,可稳定涂料体系,延长储存期限,提高开罐效果,并可以干粉状态下加到配方的颜料分散中,或在预凝胶后加入;可取代部分纤维素增稠剂而减少对水的敏感性,与其他增稠剂间有着很好的相容性。
兰州大学科技成果——凹凸棒石基土壤改良剂
成果简介:
基于凹凸棒石自身吸附力,在控制和固定土壤中的养分,防止土壤中的养分流失造成贫瘠化的同时,也可以交换多种金属离子,特别是重金属离子,起到固化、钝化重金属的作用,在农业生产实践中使得农作物不吸收或者少吸收重金属,改良被污染的土壤和水域,有效降低农作物中的重金属含量,改善农作物品质。
技术特点:
在环境治理方面,“湖南袁氏杂交水稻国际发展有限公司”在施用了凹凸棒石土壤治理剂后,给出了:“稻米品质大幅度提升,有益硒元素含量明显增加,有害金属镉、汞含量明显下降”的结论。
此外,课题组在甘肃省靖远县北滩乡景滩村、永登苦水等地也进行了应用试验。
甘肃省农科院对靖远县北滩乡景滩村进行土壤研究报告和永登苦水的土壤检测报告中指出:使用本技术产品后,一年内土壤容重降低4.0%~11.7%,土壤有机质增加3.55%~11.5%,增大孔隙度3.84%~14.3%;而氮、磷、钾肥含量也提高里10%~20%。
以天然凹凸棒石为原料合成沸石分子筛及其应用的开题报告一、选题背景与意义天然凹凸棒石,是一种化学成分为SiO2·Al2O3·nH2O的天然矿物。
其具有良好的吸附性能和催化活性,是应用广泛的催化剂载体和吸附剂。
然而,天然凹凸棒石的来源不稳定,其结构及性质也会存在差异,制备难度大,导致催化剂的批次受控性差,不能满足工业应用的精细化和定制化的要求。
因此,合成具有一定规模化生产能力的沸石分子筛至关重要。
经过研究发现,以天然凹凸棒石为原料,通过水热法或高温合成法,可以成功制备出具有规整孔径和高比表面积的沸石分子筛。
这种方法具有成本低、操作简单等优点,同时也可以根据不同催化反应的需要,调整沸石分子筛的结构和性质,进一步提高其催化活性和选择性,实现催化反应的高效转化。
因此,以天然凹凸棒石为原料合成沸石分子筛及其应用研究,具有重要的理论和实践意义,在能源化工、环境保护、生物药物等领域具有广泛的应用前景。
二、研究内容及方法1.研究内容本研究将以天然凹凸棒石为原料,以水热法或高温合成法合成沸石分子筛,并对其结构和性质进行表征,探究合成条件对沸石分子筛形貌、孔径、比表面积、晶型等性能参数的影响。
同时,本研究将探索以合成的沸石分子筛为催化剂在苯乙烯氧化、汽油加氢精制、废水处理等反应中的应用,评价其催化性能和反应机理。
2.研究方法本研究将采用以下方法实现研究内容:(1)天然凹凸棒石的分离和纯化;(2)水热法或高温合成法合成沸石分子筛;(3)对合成的沸石分子筛进行物理化学性能表征,如XRD、BET、SEM等;(4)将合成的沸石分子筛用于催化反应,对反应产物进行定性和定量分析,评价其催化性能和反应机理。
三、预期结果本研究预期将合成具有规整孔径和高比表面积的沸石分子筛,并对其结构和性质进行表征。
同时,将探究以合成的沸石分子筛为催化剂在苯乙烯氧化、汽油加氢精制、废水处理等反应中的应用,评价其催化性能和反应机理。
中科院兰州化物所科技成果——凹凸棒石、生物炭重
金属土壤修复剂
成果介绍
污染土壤修复是一项世界性课题。
重金属污染土壤的钝化修复主要是利用材料,将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式,使污染物的浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质,也包括将其稳定化、以减少其向周边环境的扩散,以降低其对生态系统的危害风险。
重金属污染的特点是不易从环境中彻底消除,但是比较易于从一种形态变成另一种形态。
所以本成果利用天然无机黏土矿物为载体,废弃油脂为碳源,采用一步炭化法制备生物炭/黏土基复合材料修复材料,采用酸改性和盐改性处理,对复合钝化剂进行表面修饰和功能改性,利用吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制,改变污染物的形态与活性,降低其溶解性能或使其转化成非活性、植物难吸收的组分,从而实现修复利用的技术。
同时生物炭/黏土矿物复合材料施入土壤能够提高土壤有机碳含量,改善土壤保水、保肥性能,减少养分损失,有益于土壤微生物栖息和活动,提高土壤自身修复性能。
因此,生物炭/黏土矿物复合材料在重金属污染土壤修复应用中将有广阔的应用前景。
目前已完成中试试验。
技术指标
pH:7.0-8.0;粒度:(1.00mm-4.5mm)≥90%;对Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子的吸附率可达90%以上。
成熟程度中试
应用领域
主要适用于砷、镉、铅、锌、六价铬、铜等重金属污染物,作业于土壤、河道底泥、废渣等修复。
实施案例
广东省广州曲江区,该地区土壤为黑色肥沃壤土,土壤有机质含量较高,通气性能好,但同时也存在重金属镉污染,通过试验可知,水稻中的镉含量减少了60%-86%。
合作方式技术转让。