（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）海泡石是一種富鎂的纖維狀硅酸鹽粘土礦物,是近代用途較廣泛、應用領(lǐng)域擴展較迅速的礦產(chǎn)之一。據國內外資料統計:海泡石的用途已達到130 多種,不僅在工業(yè)、農牧業(yè)中廣為應用,而且在現代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和國防工業(yè)的用途也正在迅速擴大,并出現了一些新的特殊用途,如宇航飛行、人造衛星、月球演化等領(lǐng)域。
海泡石本身的特殊結構決定了它具有3種特性,即吸附性、流變性和催化性。而所有這些性能均可通過(guò)加工處理進(jìn)行改善。海泡石的吸附能力使其成為極有價(jià)值的漂白劑、凈化劑、過(guò)濾劑、工業(yè)劑、廢油吸附回收劑以及醫藥、農藥載體;流變性使其成為有價(jià)值的增稠劑、懸浮劑、觸變劑以及各色各樣的化妝品、牙膏、肥皂、油漆、涂料等;催化劑性質(zhì)可用于加氫、氧化、裂解、異構化、聚合等催化反應。
1 用作吸附劑
由于海泡石具有很強的吸附能力,所以是一種常用的吸附劑。宋秀芹等研究了海泡石對幾種蔬菜汁的澄清作用。使用海泡石作為澄清劑,不僅可以保持原菜汁的天然風(fēng)味,而且澄清效果好,所得到的澄清菜汁是一個(gè)穩定的熱力學(xué)體系,不會(huì )再出現渾濁沉淀這種影響果汁產(chǎn)品感官質(zhì)量的現象。海泡石含量越高,澄清速度越快。
如用0. 1 %的海泡石澄清需要3h ，用0.3 %的海泡石溶液澄清只需要1.5h ，而且相同量的海泡石對黃瓜汁、萵筍汁、西葫蘆汁、卷心菜汁的澄清速度是相近的(表3) 。這說(shuō)明海泡石對各種蔬菜汁的澄清作用機理可能是相同的。即通過(guò)海泡石的吸附活性中心，降低了菜汁中膠體顆粒的電位，同時(shí)海泡石表面的極性基團與菜汁中懸浮顆粒之間的橋聯(lián)作用，使單個(gè)的懸浮顆粒形成一種整體的絮凝體，從而達到澄清的目的。
表1 海泡石對不同菜汁的澄清作用
2 用作催化材料
天然粘土礦物作為催化材料有很長(cháng)的歷史,并且開(kāi)發(fā)新的粘土催化材料一直為人們所重視。由于海泡石具備作催化劑載體的良好條件，因此工業(yè)上常用它作為活性組分Zn，Cu，Mo，W，Fe，Ca 和Ni 的載體，用于脫金屬、瀝青以及加氫脫硫或加氫裂化等過(guò)程，而且也可通過(guò)海泡石的改性使之適用于各類(lèi)催化反應。
近年來(lái)國內外有不少學(xué)者以海泡石為材料，研究了其在加氫、氧化、裂解、異構、聚合等催化反應中的作用。曹聲春等研究了以海泡石為載體，應用于苯加氫、苯氧化等反應。他將Ni-海泡石用于苯加氫反應，發(fā)現它的催化活性、穩定性和抗硫性等都優(yōu)于現代工業(yè)用的Ni-Al2O3催化劑，活性溫度由原來(lái)的130～180℃拓寬到95～230℃，液苯空速由1.2 h-1提高到15h-1，耐熱性明顯改善，抗毒性增強了3倍，使用壽命由1.5 年延長(cháng)至4.4 年，苯轉化率高達100 % ，環(huán)己烷收率99. 9 %以上，具有很好的應用前景。對此他認為，由于MgO 和Al2O3生成鎂鋁尖晶石，MgO 和SiO2 形成輝石，Ni 與MgO 形成固溶體，Ni 與Al2O3 生成鋁鎳尖晶石，所以其強度和穩定性大大提高，又由于Ni-海泡石中含有鎂離子，更易與硫形成硫酸鎂和硫化鎂，從而減少了鎳的中毒，也就延長(cháng)了催化劑的使用壽命。
江奇等用Ni，Ru，Fe，Co負載在海泡石上，發(fā)現在該催化劑上CO2 加氫反應的活性和選擇性都比以SiO2 和Al2O3為載體的催化劑要高。這主要是因為海泡石是一種含有Mg，Ca 的Al2O3 及SiO2的混合體，而存在于A(yíng)l2O3 及SiO2 載體中的Mg，Ca 等能改變載體上金屬的存在狀態(tài)及分散度，從而改善催化劑的性能。這是海泡石性能優(yōu)于A(yíng)l2O3 及SiO2 的重要原因。
3 用于牙膏、化妝品方面
海泡石具有增稠性和觸變性，且吸附能力強。因此，很適用于化妝品，并能適當提高粘度和懸浮性、保稠性、保濕性、潤滑性等,連同上述的吸附性能，便能增強化妝品、護膚品的附著(zhù)力，以及不裂、不脫、滅菌性能，在牙膏中可以代替部分磨耗物，吸附細菌。
4 用于塑料、溶膠、聚酯、油漆、油脂增稠劑等
海泡石具有流變性和高粘度的懸浮性，改善它的親水面可在非極性溶劑中形成穩定的懸浮液。因此，海泡石適用于做塑料溶膠中的增稠劑，產(chǎn)生的效果可與其它觸變劑如有機膨潤土和熱解SiO2 相比。
用表面活性劑改善海泡石的親水面,使其與聚酯相適應,作為增稠劑和觸變劑用在液態(tài)聚酯樹(shù)脂中,可防止顏料沉淀和應用后期聚酯樹(shù)脂均質(zhì)差。在油漆中加入一定量的海泡石,可使其在儲存期間避免顏料沉淀。由于其粘度特性,易于使用刷子、滾筒、空氣式真空噴涂設備,它還能以顏料的體積、濃度而產(chǎn)生遮蔽力,因而具有良好的光澤、去污和抗摩擦、抗彎曲性,以及抗流淌性、平滑性和熱穩定性,而且霉菌不易生長(cháng),粘性也不會(huì )因硬水和溫度的影響而改變。此外,活化改性海泡石,也可作為具有有機載體油漆的增稠劑和觸變劑。
海泡石用于礦物油脂中，能充分分散在油脂中以提高油脂的粘度，經(jīng)表面活性劑處理后，在w= 1.5 %青酮和礦物酮與w = 50 %聚丁烯的混合物中，也能分散形成高粘度的油脂。
5 取代石棉,廣泛應用于保溫、隔熱、絕緣、隔音工業(yè)及磨擦材料工業(yè)中
用海泡石形成的涂敷性保溫材料，因其具有導熱性低,保溫性能好,熱損失低,強度高的特性,且無(wú)毒、無(wú)污染、耐油、耐堿、耐腐蝕,還能防火、防燃、附著(zhù)力強、不易裂縫等性能。此外,海泡石保溫材料還具有用量少、涂料薄,對管道可直接涂敷,不用捆扎的特點(diǎn),因而施工方便,且降低成本,節省能耗。目前,全國很多保溫、密封材料廠(chǎng)都注重了海泡石的特殊保溫節能方面的應用。
在摩擦材料中加入海泡石膠體代替石棉作增強基料,可使其具有韌性好,抗拉和抗彎度大,沖擊強度高,抗高溫衰退性好,磨損小,特別是高溫磨損小。此外,密度比石棉摩擦片小,剎車(chē)無(wú)噪音,無(wú)致癌物,無(wú)污染,且能降低成本,提高質(zhì)量。
6 用于洗滌及漂洗劑、脫色劑、助濾劑、抗膠凝劑等
用海泡石取代高達30 %的脂肪酸制成肥皂,可提高肥皂的洗滌率,與蒙脫土和高嶺土比,不僅提高清洗的質(zhì)量和去污垢的能力,而且可以提高最終的白度和吸附細菌,使紡織物上或洗滌水中的細菌達到極低的程度。此外,用海泡石作基料配制成的漿料,除有上述優(yōu)點(diǎn)外,并還能節約大批糧食及大幅度降低成本。
海泡石具有巨大的表面積和多微孔結構,以及存在著(zhù)吸附和化學(xué)吸附作用。因此,它具有優(yōu)良的脫色特性,繼而在石蠟、油脂、礦物油和植物油脫色過(guò)程中,常被用作脫色劑、中和劑、除臭劑和脫水劑。又由于其表面上可產(chǎn)生吸附和半吸附作用,因此在提高其表面積比例時(shí)能滯流各種流體,作抗膠凝劑和自流劑,可控制混合物的濕度或覆蓋液化制品的表面。海泡石的吸附性以及顆粒的特殊狀態(tài),產(chǎn)生多孔的不規則網(wǎng)層結構,使其具有過(guò)濾能力,所以,作助濾劑是非常適用的。在葡萄糖的產(chǎn)生過(guò)程中,連同它的脫色性,又可作為澄清劑。
7 用于香煙過(guò)濾咀、飼料添加劑、粘結劑和載體
煙草的煙霧是由大量的微液滴組成的,它以懸浮氣態(tài)存在?；钚蕴坎牧蠟V咀,能不加選擇的吸附煙的氣態(tài)物。若用海泡石和活性炭作香煙濾咀,就能有選擇的吸附香煙中的整個(gè)氣態(tài)物,即優(yōu)先吸附有害氣態(tài)物,對香煙草味的弱極性氣體吸附得很少,從而使香煙的香味更濃。目前海泡石用于香煙濾咀,已通過(guò)湖北省建材總公司鑒定,質(zhì)量已達到國內同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。海泡石還以其獨特的吸附性、自由流動(dòng)、抗膠凝性、化學(xué)惰性和無(wú)毒性,使其能以各種粒狀形式用于動(dòng)物飼料。
(1) 生長(cháng)促進(jìn)劑:海泡石作為動(dòng)物飼料,可提高飼料的利用率,也可以防止氨引起的中毒和慢性疾病,控制中毒或特殊氨產(chǎn)生的腹瀉,以及其吸附性能殺滅腸胃內的細菌等。
(2) 添加劑載體:海泡石用作微粒配合飼料的載體,可使添加劑均質(zhì)化,保持穩定性,腸吸附不受影響,且自流性和抗凝性又便于產(chǎn)品的包裝、運輸和儲藏。另?yè)嘘P(guān)專(zhuān)家試驗,海泡石礦物飼料添加劑還有巨大的除毒效果,特別是對動(dòng)物服用過(guò)量的微量元素,不脫毒的棉子餅和霉變玉米中毒等有明顯解毒、防毒效果。
8 用于醫藥、農藥載體
由于海泡石有大的活化性表面,在其表面上可保留活性物質(zhì),因此,它可作為氧化降解作用的藥物賦形劑。同樣,它的有利吸附特性,也可作腹瀉治療中吸附腸胃毒素、細菌和粘液的吸附劑。此外,它的成膠性使其涂于腸和胃壁上而保護腸胃粘膜,同時(shí)也能控制pH值,繼而又是治療胃酸過(guò)多的抗酸藥品在高度活性的化學(xué)殺蟲(chóng)劑中,使用海泡石作載體,它的化學(xué)惰性使其具有穩定性,大的表面積可吸附低熔點(diǎn)的液體或固態(tài)霉素,而不失去其自由流動(dòng)的特點(diǎn),且在水中容易釋放出活性化學(xué)劑。此外,海泡石本身也具有殺蟲(chóng)作用,此效應是由于對昆蟲(chóng)外表面的磨蝕,以及對昆蟲(chóng)類(lèi)脂化物和水的吸附作用,導致昆蟲(chóng)的迅速死亡。
綜上所述,海泡石是一種具有類(lèi)似綠坡縷石結構的板條狀富鎂的粘土礦物,它的八面體位置大部分被鎂所填充。由于海泡石具有巨大的比表面和獨特的孔結構,海泡石的用途十分廣泛,尤其是在吸附和催化方面。用改性海泡石作為吸附劑和催化劑載體具有巨大的應用潛力。在環(huán)保領(lǐng)域中,由于其比表面僅次于活性炭,而其價(jià)格卻十分低廉,因此海泡石作為環(huán)境保護中的吸附劑和催化劑載體具有廣闊的應用前景。
在這方面,國內外學(xué)者對海泡石的研究尚屬發(fā)展階段。另外,稀土元素在海泡石上的應用研究較缺乏,尤其是國內尚屬空白。而且盡管一些學(xué)者對海泡石的改性及其催化性質(zhì)作了一些研究,但是改性海泡石的表面性質(zhì)、結構與催化性能的關(guān)系尚不清楚,海泡石的作用機理不夠深入和明確。在以海泡石為載體的催化劑中,海泡石載體、活性組分和助劑之間的關(guān)系尚不明確。因此,對海泡石進(jìn)行深入和系統的研究就顯得十分必要。
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