高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬

時(shí)間：2014-05-07 10:16:33

作者：世邦機(jī)器

高嶺土具有良好的可塑性、燒結(jié)性、絕緣性、較高的耐火度、化學(xué)穩(wěn)定性等特性，所以它在造紙、陶瓷、建筑材料、橡膠、塑料、涂料、日用化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界高嶺土消費(fèi)構(gòu)成是：造紙占45%，涂料、橡膠、塑料和密封劑占10%，陶瓷占16%,耐火材料占15%，玻璃纖維占6%，其它占8%。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外非金屬礦深加工技術(shù)及市場(chǎng)的發(fā)展，高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。

高嶺土在高嶺土加工合成分子篩中的應(yīng)用：20世紀(jì)60年代，Howell等頭批報(bào)道了利用高嶺土礦物合成沸石分子篩。此后，又有對(duì)以高嶺土或鍛燒高嶺土為原料合成沸石分子篩的研究報(bào)道。特別是20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著人們對(duì)傳統(tǒng)洗滌助劑三聚磷酸鈉造成環(huán)境污染的認(rèn)識(shí)及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，洗滌劑行業(yè)開(kāi)始積極采用NaA沸石作為替代品，從而促進(jìn)了NaA沸石的合成并取得了許多有意義的研究結(jié)果。另外，NaX沸石也廣泛作為吸附干燥劑用于氣體分離與凈化，作為催化劑用于石油加工業(yè)等。隨著工業(yè)生產(chǎn)需求的擴(kuò)大，促進(jìn)了以成本低廉的高嶺土為原料采用高嶺土加工技術(shù)合成沸石分子篩的研究。

由于高嶺土中硅、鋁以晶體形式存在，性質(zhì)穩(wěn)定，不具有與酸堿發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)活性，因此，用于合成沸石時(shí)，首先將高嶺土進(jìn)行高溫焙燒，破壞高嶺土穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。焙燒溫度為650〜900℃的高嶺土為偏土，其中活性氧化鋁的含量高，活性氧化硅的含量低;900℃以上焙燒的高嶺土為高土，其中活性氧化硅的含量高，活性氧化鋁的含量低。焙燒高嶺土在堿液的作用下溶解，形成硅酸根離子和鋁酸根離子，并且相互交聯(lián)形成硅鋁酸根及硅鋁酸鹽膠體。當(dāng)硅鋁酸鹽體系的濃度達(dá)到分子篩的飽和濃度時(shí)，溶液中開(kāi)始形成晶核并不斷生長(zhǎng)出分子篩晶體。

沸石分子篩：由于高嶺土的化學(xué)成分和4A沸石的非常相近，因此常被用來(lái)合成4A沸石。在高溫處理下，高嶺土轉(zhuǎn)化為無(wú)定形活性硅鋁源，即偏高嶺土，然后在堿性條件下，采用水熱法或者微波合成法合成4A沸石。由于其合成過(guò)程工藝簡(jiǎn)單、成本低而一直受到普遍的關(guān)注。

水熱晶化法：對(duì)于水熱法晶化過(guò)程的行為，王建等(2000)認(rèn)為偏高嶺土在NaOH溶液中部分溶解，而且迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X土，還伴有硅鋁酸鈉凝膠產(chǎn)生，同時(shí)偏高嶺土也不斷在堿液的作用下凝膠化，生成的凝膠再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石，因而合成的4A沸石產(chǎn)品與化學(xué)合成法存在較大的差異。高俊等(2001)從合成過(guò)程的機(jī)理方面說(shuō)明4A沸石的生成過(guò)程基本由兩個(gè)步驟所組成，即無(wú)定形的偏高嶺土在堿液中首先形成籠形晶核胚體，然后這些胚體再重新聚合而成長(zhǎng)為4A沸石晶體，整個(gè)過(guò)程為前列步驟所控制。

付克明等(2007)用水熱法合成4A沸石，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和合成因素的分析及研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加堿煅燒及合成沸石的過(guò)程中，使用NaOH的效果比使用Na2CO3和KOH好，加入適量的晶種能縮短晶化反應(yīng)時(shí)間，并且能提高合成沸石的質(zhì)量。在堿度為2.5〜4mol/L、液固比為(6:1)〜(8:1)、晶化溫度為90〜103℃、晶化時(shí)間為3〜5h的實(shí)驗(yàn)條件下，采用蘇州高嶺土合成了4A沸石，并且采用X射線(xiàn)衍射儀和掃描電鏡對(duì)合成的沸石樣品進(jìn)行了表征。

彭書(shū)傳等(2011)以高嶺土為原料，采用水熱合成法，在晶化過(guò)程中加入磁性微粒Fe304制備了磁性4A分子篩。結(jié)果表明，合成4A分子篩的理想條件是：硅鋁比為2.3，水堿比為50，鈉硅比為13，晶化時(shí)間為6h。制得的磁性4A分子篩晶型完整，表面磁性四氧化三鐵微粒負(fù)載均勻，磁化率隨四氧化三鐵負(fù)載量的增加而增大，而且無(wú)論是將磁性4A分子篩暴露在空氣中20d，還是在水中振蕩24h后，磁化率的變化都很校當(dāng)Fe3O4含量為7.25%時(shí)，磁性4A分子篩對(duì)Ca2+、Cu2+、Pstrong2+的吸附量分別為293.03mgCaCO3/g、147.22mgCu2+/g,481.64mgPstrong2+/g。磁性4A分子篩具有良好的交換吸附性能，可通過(guò)磁分離技術(shù)將磁性4A分子篩與反應(yīng)體系分離。