（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）目前,國內活性白土生產(chǎn)普遍存在工藝落后、成本高、環(huán)境污染嚴重及產(chǎn)品質(zhì)量低的問(wèn)題。同時(shí)國內的白土需求,尤其是高效活性白土的需求旺盛,因此活性白土市場(chǎng)潛力巨大。本文以遼寧某地某活性白土生產(chǎn)企業(yè)為例,分析了目前該企業(yè)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量上存在的問(wèn)題,并以產(chǎn)品膨潤土為原料,對生產(chǎn)高效活性白土的主要工藝條件作了較系統的試驗研究;對一些有助于提高產(chǎn)品過(guò)濾速度的助劑和硫酸循環(huán)使用進(jìn)行了試驗。通過(guò)控制粒度成功地制備了脫色率92.88%、過(guò)濾速度21.27mL/mim的高效植物油用活性白土。
1 白土生產(chǎn)現狀和存在問(wèn)題
該企業(yè)現生產(chǎn)活性白土、植物油用白土和顆粒白土三種產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1 活性白土的生產(chǎn)流程
我們將該企業(yè)的植物油用白土與德國產(chǎn)品進(jìn)行了比較,結果見(jiàn)表1。通過(guò)比較,我們發(fā)現兩種產(chǎn)品的主要差距在于過(guò)濾速度,其主要原因是由于超細顆粒的存在。而過(guò)濾速度和脫色率成反比,要提高脫色率就必然降低過(guò)濾速度,這是目前活性白土生產(chǎn)面臨的難題之一。②水洗效率低,洗水耗量大。③對環(huán)境污染嚴重，外排白土廢水嚴重超標,高達6000mg/L。所以，我們要從生產(chǎn)工藝上入手，提高產(chǎn)品的過(guò)濾速度，減少總的酸用量。
 2 原料與實(shí)驗方法
2.1 主要原料
實(shí)驗用原料為遼寧某地膨潤土，原料含水率27%；膠質(zhì)價(jià)54.9～58.5mL/15g；膨脹容10mL/g左右；吸藍量24～29g/100g；蒙脫石含量50%～58.3%。
2.2 實(shí)驗設備
高壓反應釜、電熱恒溫水浴鍋、真空過(guò)濾器、固體粉碎機、標準分樣篩一套、激光粒度儀、圖像分析儀、電鏡、分光光度計和電子天平等。
2.3 實(shí)驗方法
先將原料干燥，水分降至10%左右后，用固體粉碎機把原料磨至-325目，將水、-325目的膨潤土粉、濃硫酸按一定比例加入反應釜中，加熱至100℃進(jìn)行活化反應?；罨玫呐驖櫷林苯舆M(jìn)行熱分酸(將活性白土與硫酸混合液趁熱直接通過(guò)抽濾機進(jìn)行酸土分離)，分離出的母液留作下次反應備用，然后將活性白土漂洗至pH為5左右，烘干、研磨即得高效活性白土。
3 結果與討論
影響活性白土質(zhì)量的因素有很多,本次實(shí)驗中我們對白土質(zhì)量影響較大的因素做了較系統的考察;對于可提高產(chǎn)品過(guò)濾速度的助劑和硫酸的循環(huán)使用也作了一些試驗。這里我們以生產(chǎn)植物油白土為例,研究表明,對用于精制生產(chǎn)色拉油的植物油用白土來(lái)說(shuō),要求活性白土脫色率高、過(guò)濾速度快、比表面積大,而活性度對用于油品精制的白土意義不大。所以,本文主要考察脫色率和過(guò)濾速度。
3.1 硫酸濃度的影響
硫酸的加入量是影響活性白土質(zhì)量的主要因素,它還關(guān)系到漂洗的難易程度和水的耗量。實(shí)驗在活化溫度100℃、液固比2∶1、活化時(shí)間5h的條件下，考察了硫酸濃度對活性白土質(zhì)量的影響,結果見(jiàn)圖2。由圖2可知,隨著(zhù)硫酸濃度的增加,活性白土的脫色率逐漸增大,但當濃度大于27%后,脫色率呈下降趨勢。這是因為硫酸濃度過(guò)高,使蒙脫石中的鋁溶出過(guò)多,層狀骨架結構被破壞,比表面積縮小,使活性白土的脫色率降低。
 同時(shí)我們注意到脫色率提高的同時(shí),白土的過(guò)濾速度卻明顯下降,這是因為隨著(zhù)活化反應的越加充分,形成了大量的超細白土顆粒,從而降低了過(guò)濾速度。所以,當酸濃度為27%時(shí),白土的脫色率達2.88%,過(guò)濾速度為21.27mL/mim,均維持在較高的水平。
3.2 液固比的影響
液固比的大小直接影響物料的分散程度。表2是活化時(shí)間5h、活化溫度100℃、硫酸濃度為27%時(shí),脫色率和過(guò)濾速度隨液固比變化的關(guān)系。增大液固比,可使蒙脫石與硫酸充分接觸,反應速度加快。但增加液固比必然要增加酸和水的用量,這樣要增加生產(chǎn)成本。所以,在保證物料可充分分散的條件下,液固比的選擇要適當。由表2可看出,液固比為2∶1為比較合適。
3.3 粒度對活性白土質(zhì)量的影響
這里指的粒度包括兩個(gè)方面:一是原料粒度,即參加活化反應的膨潤土粒度,二是活化反應后所得活性白土的粒度。
3.3.1 膨潤土的粒度:
原料的粒度直接影響活化反應的程度,粒度過(guò)大將造成活化困難,因此實(shí)驗采用粒度小的膨潤土原料?？刂屏蛩釢舛?7%、液固比2∶1、活化反應5h,考察各粒級膨潤土對白土質(zhì)量的影響,結果見(jiàn)圖3。從結果可看出,小粒級膨潤土使活化反應更充分,從而有利于提高脫色率;且在采用水酸土加料順序的活化反應中,小粒度膨潤土顆粒不會(huì )因原料崩解而在反應中產(chǎn)生大量超細顆粒,從而在保證高脫色率的前提下,提高了白土過(guò)濾速度。所以,在活化反應中應使用細粒級膨潤土。
3.3.2 活性白土的粒度:
活性白土的粒度是決定其質(zhì)量的重要因素。粒度越小,比表面積越大,其脫色率和活性度也就越高;但粒度小的同時(shí)也帶來(lái)了過(guò)濾速度低的問(wèn)題。實(shí)驗用激光粒度儀比較了國內、德國和自制樣品的粒度分布,結果見(jiàn)表3。
由表3可知,在脫色率基本相同的情況下,當德國樣品的累計百分含量為90%時(shí)的粒度為43.57μm,而國內樣品僅為29.64μm。通過(guò)鏡下觀(guān)察,我們可更直觀(guān)地看到兩種白土產(chǎn)品粒度上的差異。通過(guò)比較可看出,國內產(chǎn)品粒徑較小;而德國樣品的粒度較大且分布均勻,從而實(shí)現了大粒度、高過(guò)濾速度下的高脫色率。
3.4 活化時(shí)間對白土質(zhì)量的影響
活化溫度100℃、硫酸濃度27%、液固比2∶1時(shí),脫色率和過(guò)濾速度隨活化時(shí)間變化的關(guān)系,見(jiàn)圖4。
從圖可看出,脫色率隨活化時(shí)間的延長(cháng)呈先增加后降低的趨勢。這是因為活化時(shí)間過(guò)長(cháng),破壞了原料結構，造成脫色率降低。所以,活化時(shí)間在5h左右比較理想。
3.5 其它影響活性白土質(zhì)量的因素
除上述各種因素以外，還有其它一些因素對產(chǎn)品質(zhì)量有影響。比如，活化溫度、攪拌強度、漂洗次數和烘干程度等。溫度越高對活化反應越有利，但綜合設備和成本等因素，100℃左右是較合適的；活化反應還必須保證一定的攪拌強度以使混合均勻?？傊?，活性白土的生產(chǎn)是一項比較系統、復雜的工程，需要綜合考慮各種影響因素合理安排生產(chǎn)。
3.6 助劑加入的影響
據蘇聯(lián)專(zhuān)利報道，在活化反應中加入一定量的鉀鹽和鈉鹽，會(huì )提高產(chǎn)品的過(guò)濾速度。我們在硫酸濃度27%、液固比2∶1、活化溫度100℃、活化時(shí)間5h的條件下，分別考察了鉀鹽和鈉鹽對白土過(guò)濾速度的影響,結果見(jiàn)表4。
 從結果可看出,就實(shí)驗用膨潤土來(lái)說(shuō)，鈉鹽和鉀鹽的加入并未提高產(chǎn)品的過(guò)濾速度，因為它并沒(méi)有從根本上解決由細顆粒造成的過(guò)濾速度慢的問(wèn)題；而且實(shí)驗中還發(fā)現氯化鈉和氯化鉀的使用，還會(huì )對設備造成腐蝕。所以，要提高過(guò)濾速度,還要從粒度上做文章。
3.7 酸的回用
由于現在制備活性白土大多使用濕法工藝,所以就不可避免地產(chǎn)生由使用濕法生產(chǎn)帶來(lái)的耗酸量大、耗水量大,污染嚴重的問(wèn)題。再上洗滌工藝的不科學(xué),使得反應液和洗滌水中還有大量的酸和鋁鹽沒(méi)有被利用。我們采用熱分酸方法,即將反應后的酸土混合液通過(guò)真空過(guò)濾器進(jìn)行抽濾,回收全部反應液和洗滌水,循環(huán)用于膨潤土的活化和洗滌。
4 結論
實(shí)驗中，控制硫酸濃度27%、活化溫度100℃、液固比2∶1、活化時(shí)間5h，以-325目膨潤土為原料，制備出脫色率92.88%、過(guò)濾速度21.27mL/mim、活性度220.14的高效植物油用活性白土。
針對目前活性白土過(guò)濾速度低、不易沉降的問(wèn)題，我們認為主要還是應該從粒度上下功夫。通過(guò)加入一些藥劑的方法，并不能從根本上解決此問(wèn)題。建議企業(yè)循環(huán)利用活化反應中產(chǎn)生的廢酸和洗滌水，可通過(guò)采用耐酸、耐腐蝕的連續壓濾機來(lái)實(shí)現，在過(guò)濾的同時(shí)進(jìn)行水洗和中和，從而降低硫酸和水的耗量，減輕對環(huán)境的污染。廢酸中含有大量可利用的物質(zhì)，比如鋁鹽可用來(lái)制凈水劑，加入石灰可制石膏等,應注意開(kāi)發(fā)。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
