流能法解离凹土的工艺优化(附件)
凹凸棒石应用面临的最大难题就是凹凸棒石难以在有效解离的同时还能保证凹凸棒石棒晶束的长径比不被严重破坏。通过对辊挤压、研磨、高速打浆等手段可以初步实现凹土解离，将这些手段用作流能法之前的预处理。结果表明预处理结合高温高压进行凹凸棒石的爆破处理可以有效解离团聚态的凹凸棒石。通过扫描电子显微镜及粒度测量等表征手段可以观测到凹凸棒石棒晶束在有效解离的同时仍能保证适当长径比。分散在均匀介质中的分散性等物理特性也有较好的提升。关键词 凹凸棒石，流能法，解离，表征
目 录
1.引言 1
1.1凹凸棒石晶体结构及构效关系 1
1.2 凹凸棒石开发应用进展 2
1.3 凹凸棒石解离及表征手段 4
1.4流能法可行性的分析 7
1.5凹凸棒石改性 9
1.6指导思想 9
2.实验部分 9
2.1原料及药品 9
2.2仪器及设备 7
2.3实验步骤 8
3.结果与讨论 12
3.1浓度的影响 12
3.2压力的影响 18
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1引言
天然凹土本身就具有优秀的纳米特性，可以给一些产品的性质带来巨大的改变或是制造出有着出色性能的产品，在某些方面有着无法替代的重要作用。但是由于氢键和静电作用力的存在使得天然的凹凸棒石棒晶束多以“柴垛”及聚集体形态存在。难以充分发挥出凹土天然纳米材料的优势。
1.1 凹凸棒石晶体结构及构效关系
1.1.1 结构及特性
凹凸棒石黏土，最初被俄国学者钦科夫命名为坡缕石，简称凹土，稀有非金属矿物，其结构在电镜下观察到多为纤维状或者层链状棒晶束的聚集体，在矿物中类属于海泡石。虽然凹土属于稀有非金属矿物，但是凹土的储量并不算贫乏，大部分散布于世界各地，大规模矿床只有少数国家拥有，我国就是拥有大型凹土矿床的国家之一，我国的江苏盱眙被称为凹土之都，还有安徽及贵州等地都有丰富的凹土矿物储备。凹凸棒石棒晶束一般呈针状，典型的凹凸棒石棒晶其结构具有五个八面体位置、并以在八面体层的上下均有由四个Si四面体的组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
成的2：1型层状结构，在每个单位结构层中，四面体晶片角顶距离呈现有规则距离颠倒，并以此为基础形成层链状结构。其晶体结构如图，
/
1.1.2 理化性能
类质同晶置换的结果使凹凸棒石不能像理想的结构一样呈现三八面体，更多 的是以二八面体或二八面体及三八面体过渡态存在。理想八面体通常富镁，晶体结构缺陷少，成矿时棒晶发育较好，长径比较高，同时富镁使其具有优异的水化性能和耐电解质性能，所以能表现出优异的胶体性能，是制备高性能无机凝胶的理想原料。而二八面体凹凸棒石镁含量低，结构缺陷使晶棒发育不理想，长径比不高。胶体性能不理想，是典型的吸附型凹凸棒石，是制备吸附剂的理想原料。
2 凹土棒石应用开发进展
1.2.1 吸附性能应用
凹凸棒石吸附可分为化学吸附和物理吸附。物理吸附是指吸附时主要依靠的是范德华力等物理形式作用力。而化学吸附则是指吸附颗粒在凹凸棒石时是依靠的是化学键作用力。刘元法[1]等发现，凹土棒石全部微孔体积都可视为吸附空间，证明了凹凸棒石作为脱色剂的优越性能。所以我国每年都会大量使用凹凸棒石制作性能优秀的食用油脱色剂。
近年来，人们生活水平上升，许多家庭都会选择饲养宠物。特别是在美国，1的产业链。我们国内虽然目前这个市场还不够庞大，但是人们生活水平的提高必然会增加人们对宠物及其用品的需求。利用凹凸棒石出色的物理及化学吸附性能可以制造出价格便宜且优秀的宠物垫料，也易于清理。凹凸棒石宠物垫在美国有着非常广泛的应用。
目前凹凸棒石应用最主要的产品是凹凸棒石干燥剂。凹凸棒石对水分子的吸附吸湿特性决定了其在干燥剂领域有广泛应用。[2,3]我国生产凹凸棒石干燥剂的工艺已经较为成熟，通过造粒工艺就可以大量制造普通的凹凸棒石干燥剂。有实验表明，由凹凸棒石、氯化钙和大孔硅胶制成的改良干燥剂的吸湿能力有不小的提升[4].
1.2.2 胶体性能应用
虽然凹土棒石具有胶体属性，但是天然凹凸棒石棒晶由于氢键和静电的作用多以团聚体状态存在，且在处理过程中存在二次团聚现象。因此，想要利用凹凸棒石的胶体属性就必须运用合理的手段来改善凹凸棒石的胶体属性。孙新友[5]等发现了凹凸棒石作为涂料增稠流变剂可以使涂料某些性能达到国家一级品标准，证明了凹凸棒石作为增稠剂的潜力也是巨大的。崔丰明[6]的研究也表明制造 粒钙、镁、磷肥时使用凹凸棒石做黏合剂的效果十分理想。
凹凸棒石出色的胶体性能在我们日常生活中也有广泛的应用。牙膏的制作过程中必须使用膏体来充当载体负载药物。传统的载体是由有机物制作而成，但是有机凝胶虽然载体性能优秀，但是并不具备摩擦清洁功能。一般需要另外添加增加摩擦力的成分。而凹凸棒石凝胶的纳米孔道可以吸附细菌和药物，在水中也有较好的胶体性能和耐电解质性能。且由于是天然矿物具有一定的摩擦效果，可以用来制作高档牙膏。
1.2.3 载体性能应用
凹凸棒石内部基本结构单元交错排列，使得凹凸棒石拥有远大于常规材料的比表面积，同时也使得凹凸棒石具有更多的活性位点，更易进行催化反应和阳离子交换。而且内部部分八面体位置的阳离子暴露在晶内隧道中，这样的结构有利于剪去不活泼基团导入功能性阳离子。适合用来开发功能性材料。且凹凸棒石的比表面积较大和良好的热稳定性，也可以成为高性能催化剂的良好载体。
许多无机离子对微生物具有抗菌作用。因此凹凸棒石可以制作抗菌制品。凹凸棒石较大的比表面积和较好的抗热性能可以让承载的抗菌离子有更大的接触面积，提高耐热温度，且可以让抗菌离子缓慢释放，增加抗菌制品的有效期。杨勇等[7]等的研究实验制备了Ag/AgBr/TiO2凹凸棒石抗菌剂,发现对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能比传统抗菌剂更为优秀，在理想情况下，对大肠杆菌的抑菌率甚至可以达到100%。
1.2.4 填料性能应用
黏土在高分子材料的应用有典型的微米填充和纳米增强效应。层状结构或纤维状结构的纳米黏土，形状系数较大，能有效增大裂纹增长路径从而起到较好的阻碍中级裂纹。并且由于纳米黏土作为填料时自身的延展性，能有效阻止小裂纹发展。因此纳米黏土可以成为出色填充增韧补强剂。
目 录
1.引言 1
1.1凹凸棒石晶体结构及构效关系 1
1.2 凹凸棒石开发应用进展 2
1.3 凹凸棒石解离及表征手段 4
1.4流能法可行性的分析 7
1.5凹凸棒石改性 9
1.6指导思想 9
2.实验部分 9
2.1原料及药品 9
2.2仪器及设备 7
2.3实验步骤 8
3.结果与讨论 12
3.1浓度的影响 12
3.2压力的影响 18
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1引言
天然凹土本身就具有优秀的纳米特性，可以给一些产品的性质带来巨大的改变或是制造出有着出色性能的产品，在某些方面有着无法替代的重要作用。但是由于氢键和静电作用力的存在使得天然的凹凸棒石棒晶束多以“柴垛”及聚集体形态存在。难以充分发挥出凹土天然纳米材料的优势。
1.1 凹凸棒石晶体结构及构效关系
1.1.1 结构及特性
凹凸棒石黏土，最初被俄国学者钦科夫命名为坡缕石，简称凹土，稀有非金属矿物，其结构在电镜下观察到多为纤维状或者层链状棒晶束的聚集体，在矿物中类属于海泡石。虽然凹土属于稀有非金属矿物，但是凹土的储量并不算贫乏，大部分散布于世界各地，大规模矿床只有少数国家拥有，我国就是拥有大型凹土矿床的国家之一，我国的江苏盱眙被称为凹土之都，还有安徽及贵州等地都有丰富的凹土矿物储备。凹凸棒石棒晶束一般呈针状，典型的凹凸棒石棒晶其结构具有五个八面体位置、并以在八面体层的上下均有由四个Si四面体的组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
成的2：1型层状结构，在每个单位结构层中，四面体晶片角顶距离呈现有规则距离颠倒，并以此为基础形成层链状结构。其晶体结构如图，
/
1.1.2 理化性能
类质同晶置换的结果使凹凸棒石不能像理想的结构一样呈现三八面体，更多 的是以二八面体或二八面体及三八面体过渡态存在。理想八面体通常富镁，晶体结构缺陷少，成矿时棒晶发育较好，长径比较高，同时富镁使其具有优异的水化性能和耐电解质性能，所以能表现出优异的胶体性能，是制备高性能无机凝胶的理想原料。而二八面体凹凸棒石镁含量低，结构缺陷使晶棒发育不理想，长径比不高。胶体性能不理想，是典型的吸附型凹凸棒石，是制备吸附剂的理想原料。
2 凹土棒石应用开发进展
1.2.1 吸附性能应用
凹凸棒石吸附可分为化学吸附和物理吸附。物理吸附是指吸附时主要依靠的是范德华力等物理形式作用力。而化学吸附则是指吸附颗粒在凹凸棒石时是依靠的是化学键作用力。刘元法[1]等发现，凹土棒石全部微孔体积都可视为吸附空间，证明了凹凸棒石作为脱色剂的优越性能。所以我国每年都会大量使用凹凸棒石制作性能优秀的食用油脱色剂。
近年来，人们生活水平上升，许多家庭都会选择饲养宠物。特别是在美国，1的产业链。我们国内虽然目前这个市场还不够庞大，但是人们生活水平的提高必然会增加人们对宠物及其用品的需求。利用凹凸棒石出色的物理及化学吸附性能可以制造出价格便宜且优秀的宠物垫料，也易于清理。凹凸棒石宠物垫在美国有着非常广泛的应用。
目前凹凸棒石应用最主要的产品是凹凸棒石干燥剂。凹凸棒石对水分子的吸附吸湿特性决定了其在干燥剂领域有广泛应用。[2,3]我国生产凹凸棒石干燥剂的工艺已经较为成熟，通过造粒工艺就可以大量制造普通的凹凸棒石干燥剂。有实验表明，由凹凸棒石、氯化钙和大孔硅胶制成的改良干燥剂的吸湿能力有不小的提升[4].
1.2.2 胶体性能应用
虽然凹土棒石具有胶体属性，但是天然凹凸棒石棒晶由于氢键和静电的作用多以团聚体状态存在，且在处理过程中存在二次团聚现象。因此，想要利用凹凸棒石的胶体属性就必须运用合理的手段来改善凹凸棒石的胶体属性。孙新友[5]等发现了凹凸棒石作为涂料增稠流变剂可以使涂料某些性能达到国家一级品标准，证明了凹凸棒石作为增稠剂的潜力也是巨大的。崔丰明[6]的研究也表明制造 粒钙、镁、磷肥时使用凹凸棒石做黏合剂的效果十分理想。
凹凸棒石出色的胶体性能在我们日常生活中也有广泛的应用。牙膏的制作过程中必须使用膏体来充当载体负载药物。传统的载体是由有机物制作而成，但是有机凝胶虽然载体性能优秀，但是并不具备摩擦清洁功能。一般需要另外添加增加摩擦力的成分。而凹凸棒石凝胶的纳米孔道可以吸附细菌和药物，在水中也有较好的胶体性能和耐电解质性能。且由于是天然矿物具有一定的摩擦效果，可以用来制作高档牙膏。
1.2.3 载体性能应用
凹凸棒石内部基本结构单元交错排列，使得凹凸棒石拥有远大于常规材料的比表面积，同时也使得凹凸棒石具有更多的活性位点，更易进行催化反应和阳离子交换。而且内部部分八面体位置的阳离子暴露在晶内隧道中，这样的结构有利于剪去不活泼基团导入功能性阳离子。适合用来开发功能性材料。且凹凸棒石的比表面积较大和良好的热稳定性，也可以成为高性能催化剂的良好载体。
许多无机离子对微生物具有抗菌作用。因此凹凸棒石可以制作抗菌制品。凹凸棒石较大的比表面积和较好的抗热性能可以让承载的抗菌离子有更大的接触面积，提高耐热温度，且可以让抗菌离子缓慢释放，增加抗菌制品的有效期。杨勇等[7]等的研究实验制备了Ag/AgBr/TiO2凹凸棒石抗菌剂,发现对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能比传统抗菌剂更为优秀，在理想情况下，对大肠杆菌的抑菌率甚至可以达到100%。
1.2.4 填料性能应用
黏土在高分子材料的应用有典型的微米填充和纳米增强效应。层状结构或纤维状结构的纳米黏土，形状系数较大，能有效增大裂纹增长路径从而起到较好的阻碍中级裂纹。并且由于纳米黏土作为填料时自身的延展性，能有效阻止小裂纹发展。因此纳米黏土可以成为出色填充增韧补强剂。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/496.html
