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| 蛋白土的應用現狀研究綜述 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-09-17 10:47:13 瀏覽次數： |
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前言
蛋白土又稱(chēng)蛋白石，是一種含水非晶質(zhì)或膠質(zhì)的活性二氧化硅，其主要化學(xué)組成為SiO2，含水量約為1%~14%，還含有少量的Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O和有機質(zhì)等，因產(chǎn)地而異。蛋白土由細粒蛋白石組成，無(wú)硅藻，密度2.0g/cm3，質(zhì)地較硬，莫氏硬度一般為5~5.5，含水量很少時(shí)，硬度可增至6。一般地，把SiO2納米微粒構成的土狀粉體稱(chēng)為蛋白土，把SiO2納米微粒粘結在一起構成的塊體或介孔狀塊體稱(chēng)為蛋白石。
世界上蛋白土的主要產(chǎn)出國是巴西、美國、墨西哥、澳大利亞和斯洛伐克。我國河南、陜西、云南、安徽、江蘇、黑龍江等地也有蛋白土產(chǎn)出。1983年北京大學(xué)任磊夫教授、黑龍江省地礦局高連奎工程師等在嫩江地區發(fā)現能釋放負離子的嫩江蛋白石輕質(zhì)頁(yè)巖。長(cháng)久以來(lái)，蛋白土被用作過(guò)濾材料和填料等，2002年李青山等相繼研制開(kāi)發(fā)出蛋白土納米復合材料，負離子添加劑等。蛋白土經(jīng)粉碎后，顆?？蛇_微米級，具有較發(fā)達的納米級微孔，并且隨著(zhù)其粒度的減小，比表面積增大，可有效提高其吸附性能。對蛋白土經(jīng)過(guò)焙燒等處理，可以去除其間雜質(zhì)，比表面積有顯著(zhù)增加。
1. 蛋白土的應用
蛋白土的應用領(lǐng)域很廣，主要有以下幾方面用途：
（1）助濾劑和脫色吸附劑
助濾劑的過(guò)濾性能，主要與兩個(gè)因素有關(guān)。一個(gè)是其吸附性，另一個(gè)是其孔隙。蛋白土比表面積很大，具有很強的吸附性。它由極微小的蛋白土球體組成，具有較發(fā)育的孔隙，即：?jiǎn)蝹€(gè)蛋白土自身的孔隙，一般為30~300Å；毛刺之間的孔隙，一般為100~400Å；蛋白土顆粒之間的孔隙，它們有的較大，有的較小，一般在零點(diǎn)幾至幾μm之間；蛋白土集合體的孔隙，它是最大的孔隙。由于這些特殊的性質(zhì)，使蛋白土具有助濾劑的基本條件。用粉碎機將蛋白石巖粉碎至一定的粒度時(shí)，蛋白石巖顯示出高度的吸附性?？晌铰然?、亞硝酸鹽、氰化物、Pb、Hg、As等有毒有害物質(zhì)或元素，并具有較好的脫色和漂白性能。
李珩珠等通過(guò)粉碎，鍛煉與粒度配比等方法，改善蛋白土的吸附性與孔隙結構，并用它過(guò)濾啤酒原漿，并對過(guò)濾后啤酒進(jìn)行檢測，細菌數為0~1個(gè)每毫升，色度由9.5降到6.5，濁度為0.41~0.46，各項指標均達到國家標準。
（2）紙漿漂白的穩定劑
在用H2O2漂白過(guò)程中，通常加入適量的Na2SiO3穩定劑用于緩沖溶液pH值，減少H2O2的無(wú)效分解。蛋白石的SiO2高，表觀(guān)密度小，這為蛋白石用作紙漿H2O2漂白的穩定劑奠定了基礎。
錢(qián)學(xué)仁等對改性蛋白石用作紙漿H2O2漂白穩定劑的可能性進(jìn)行了考察，結果表明，紙漿H2O2漂白過(guò)程中采用改性蛋白石替代Na2SiO3作穩定劑是可行的。在工藝條件為：漿濃10 %， H2O23%， NaOH1.5%，改性蛋白石3%，時(shí)間60 min，溫度70℃以上時(shí)，在相同用量下，麥草漿和脫墨漿的白度均可提高300(ISO)以上。
（3）建筑行業(yè)
蛋白土為無(wú)機礦物材料，主要成分為SiO2，同其它硅酸鹽礦物一樣，可用于硅質(zhì)瀝青的制備及硅酸鹽水泥的熟料。
任元成等對蛋白土進(jìn)行超細加工并經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性處理，用于基質(zhì)瀝青改性，結改性后的瀝青，具有與熱塑性SBS改性瀝青路而面相當的路用性能，可提高路面高溫抗車(chē)轍性、抗水損壞、低溫抗裂性和抗老化性，延長(cháng)路面使用壽命，施工簡(jiǎn)便?；旌狭显囼灲Y果能滿(mǎn)足行《規范》要求，可在不同的氣候條件、交通條件、公路等級、路面類(lèi)型中使用，且路而成本造價(jià)低。于漧等[4]將蛋白土摻在水泥熟料中，它加速了水泥的水化反應，生成更多的C-S-H凝膠，改善了水泥石的孔結構，提高了水泥石與碎石間的粘結強度。在ISO火山灰活性圖中，水化7d的試驗點(diǎn)均落在Ca(OH)2飽和曲線(xiàn)的下方，且離曲線(xiàn)的位置很遠，是優(yōu)質(zhì)水泥混合材。與沸石相比，其用量比沸石少。
（4）無(wú)機填料
我國蛋白石資源豐富，蛋白石作為填料與其它已廣泛應用于聚合物領(lǐng)域中的填料相比，具有獨特的優(yōu)勢。
黃海等通過(guò)對蛋白石的組成及物性的分析，研究了蛋白石在不同粒徑、含量及不同表面處理劑處理等條件下對填充高密度聚乙烯(HDPE)的力學(xué)性能的影響。結果表明：蛋白石經(jīng)硬脂酸處理后，高目數的蛋白石填充聚乙烯體系在拉伸強度變化不大的情況下，沖擊強度有顯著(zhù)的提高。在與碳酸鈣填充高密度聚乙烯進(jìn)行相同工藝條件下的對比中，蛋白石填充體系在大幅度提高材料的沖擊性能的同時(shí)，仍具有比碳酸鈣填充體系略好的拉伸性能。
（5）制取水玻璃和白炭黑
蛋白土是一種非晶質(zhì)的硅質(zhì)礦物，主要成分為SiO2•nH2O，它的結構特點(diǎn)決定其比晶質(zhì)SiO2更容易溶于NaOH從而制得Na2SiO3，它與其它制備水玻璃和白炭黑的方法相比，具有工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
鄭水林等以蛋白土作為原料，采用堿溶法可制備模數為3.0~3.4的水玻璃，制備的水玻璃用酸析法可制備白炭黑。工藝特點(diǎn)是可以在常壓下進(jìn)行，不需壓力容器，反應時(shí)間較短，能耗較低。制備出的水玻璃通過(guò)濃縮也可達到水玻璃質(zhì)量標準，可作為產(chǎn)品出售；白炭黑在橡膠中的應用性能良好，技術(shù)指標優(yōu)于通化產(chǎn)通用級白炭黑，質(zhì)量完全達到GB-15017-89。
（6）負離子添加劑
1983年北京大學(xué)任磊夫教授在齊嫩地區發(fā)現一種蛋白石礦物，它不僅吸附性好，而且能夠釋放負離子，其后，蛋白土被越來(lái)越多地用作負離子添加劑。蛋白石負離子添加劑是以蛋白石為主要原料，同時(shí)添加多種功能材料采用特殊超細加工技術(shù)得到白色，灰白色的漿體或粉體。將蛋白石微粉制備成的負離子添加劑添加到高分子材料中，可以釋放負離子。
顧曉華等將蛋白石超細粉與ABS樹(shù)脂制備出ABS樹(shù)脂/蛋白石微粉復合材料，通過(guò)對復合材料進(jìn)行電鏡測試，結果表明蛋白石改善了ABS樹(shù)脂的微觀(guān)結構，復合材料的紋理變均勻，促進(jìn)基體由脆向韌轉變，起到增韌作用。同時(shí)復合材料負離子放生率大于1000個(gè)立方米，大于曠野郊區負離子濃度，將大大提高人們的生活質(zhì)量。
2. 結論
蛋白土礦物作為一種儲量豐富的硅質(zhì)礦產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)的各領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用。其主要應用為助濾劑和脫色吸附劑、紙漿漂白的穩定劑、建筑行業(yè)中硅酸鹽水泥的熟料、無(wú)機填料、制取水玻璃和白炭黑及負離子添加劑。
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