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活性白土脱色机理初步研究

来源:环球粮机网发布时间:2015-04-30 11:25:56

活性白土最重要的性能是脱色,同样的膨润土原料,由于活化工艺条件的不同,使得其脱色力大小不同。蒙脱石是膨润土的主要成分,蒙脱石在活化过程中的变化影响着脱色力的大小。蒙脱石晶体结构是两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体的2:l型层状结构,由于类质同象取代,铝离子可以置换四面体中部分硅离子,镁离子可以置换八面体中部分铝离子,所以,活化过程中硅、铝、镁的变化基本可以说明晶体结构的变化。本文用吸蓝量的变化来考察活化过程中蒙脱石含量的变化,用化学分析的方法分析硅、铝、镁等离子的变化以考察蒙脱石晶体结构的变化,根据蒙脱石含量和晶体结构变化与脱色力大小的相关性以阐述活性白土的脱色机理。
  
  1样品制备及实验方法
  
  1.1膨润土活化
  
  样品取自WF、LX、LY三地,样品于活化前湿法筛分提纯。用水充分浸泡后,在高速分散机中将矿浆搅拌5min,用325目标准筛筛分;筛下产品脱水后,放入110℃电热鼓风箱中干燥,最后用磨粉至过200目。
  
  活化实验在恒温水浴箱中加热进行。在300mL的玻璃烧杯中,每次加人试验样品量为509,用HCl活化,液固比为3:l,活化时用玻璃棒每隔8min搅拌一次,用布氏漏斗真空过滤洗涤至pH值为4.5,活化样品在110℃用恒温烘箱烘干,磨粉至过200目。
  
  活化WF土(5%HCl,4h)和LX土(15%HCl,6h)是通过提高活化温度来加深活化程度,而活化LY土(5%HCl,95℃)是通过延长活化时间来加深活化程度。
  
  1.2蒙脱石含量的测定
  
  用吸蓝量换算蒙脱石含量,蒙脱石含量=(吸蓝量/0.442)×100%。膨润土分散于水溶液中具有吸附亚甲基蓝的能力,吸附亚甲基蓝的量称为吸蓝量,以1009试样吸附亚甲基蓝的克数表示,膨润土中蒙脱石含量越高,吸蓝量越高。吸蓝量=[(矿×0.0029)/刎×100(g亚甲基蓝/1009土),职mL)是消耗亚甲基蓝的体积,0.0029即为0.2%亚甲基蓝试液,脚为试样质量(g)。
  
  1.3活性白土化学成分的测定
  
  (1)SiO,的测定。
  
  称取0.59试样,精确至0.00019,置于已装有49NaOH的银坩埚中,加盖,置于高温炉中,从低温开始逐渐升温至650~700℃,并在此温度下保持12~20min。将坩埚及盖置于蒸发皿中,加40mL盐酸(1+1),在水浴上加热至熔快完全溶解。以少量水冲洗坩埚及盖,将蒸发皿置于水浴上蒸发至干,其间不断用平头玻璃棒捣碎所析出的盐类成粉末状。
  
  然后将蒸发皿置于烘箱内,于110℃烘干1h,取出瓷皿,稍冷,加5mL盐酸,放置5min,加入20mL热水,煮沸,搅拌使盐类溶解,用中速定量滤纸过滤,用洗净烧杯承接滤液,以热盐酸(5+95)洗涤皿壁及沉淀3~5遍,继续用热水洗至无氯离子(用1%硝酸银溶液检验)。将沉淀和滤纸一并移入已恒重称量的瓷坩埚中,在沉淀上滴2滴硫酸(1+1),在电热板上低温烘干,然后移人高温炉中,逐渐升高温度,使滤纸充分灰化,最后于1050~1100℃灼烧1h,取出坩埚,置于干燥器中冷却至室温,称量。两次称量结果之差为二氧化硅的量。
  
  (2)A120,的测定。
  
  将二氧化硅滤液定容至500mL的容量瓶中,吸取滤液25.0mL,置于250mL锥形瓶中,加入50mL水,加入10mLEDTA溶液(0.02mol/L,此溶液每毫升约相当试样中含氧化铝2%),其量应足以使溶液中铝离子完全络合,并过量5mL左右。滴加2滴对硝基酚指示剂溶液(0.1%)。加热至近沸。用氨水(1+1)中和至溶液刚呈现黄色,再滴加盐酸(1+1)至溶液恰好褪色。加入10mL乙酸一乙酸铵缓冲溶液(pH值=4.5),加热煮沸5min,取下待试液温度为80~90℃时,加入6滴PAN指示剂溶液(0.1%),用铜标准溶液(0.01mol/L)滴定至紫红色为第一终点(不记取读数)。加入1.59氟化钠,加热煮沸5min,取下待试液温度为80~90℃时,用铜标准溶液(0.01mol/L)滴定至试液由黄色变为稳定的紫红色或紫蓝色为终点。记录第二次滴定所消耗的铜标准溶液的毫升数。
  
  试样中氧化铝的百分含量按下式计算:式中,y为第二次滴定时所消耗铜标准溶液的体积,mL;5.098×lO_4为lmL铜标准溶液(0.010mol/L)相当于氧化铝的量g;仞为试样质量g。
  
  (3)MgO的测定。
  
  用原子吸收分光光度计法测定。
  
  1.4脱色力的测定
  
  在相同测试条件下,选择脱色力适中的标准土,与试样对同一菜油介质进行脱色,在脱色效果相同的情况下,标准土用样量缈.与试样用样量贩之比,乘以标准土的脱色力值。即:试样脱色力=标准土脱色力×形/%。标准土取自浙江仇山,脱色力为154。
  
  2实验结果与分析
  
  2.1活化过程中蒙脱石含量变化与脱色力的关系
  
  测定三种土不同活化程度的吸蓝量、脱色力,并由吸蓝量换算蒙脱石的含量,进行比较分析(见表1)。

  
  由上表可知,三种土随着活化程度的加深,脱色力先增大后减小,在这个过程中,蒙脱石含量一直下降,说明蒙脱石晶体结构不断遭到破坏。从三种土的活化情况看,在蒙脱石含量为33%~37%之间时,即蒙脱石晶体结构遭到适当破坏时,脱色力达到最大值。
  
  2.2酸化过程蒙脱石化学成分的变化与脱色力的关系
  
  随着酸化程度的加深,蒙脱石中化学成分发生了变化。通过对活化后活性白土化学成分及脱色力的测试,讨论金属阳离子溶出对脱色力的影响。由于蒙脱石晶体结构是两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体,硅在酸化过程中不会溶出,而且随着层间和八面体位金属阳离子的溶出,硅的含量在相对增加,而八面体的铝离子随着活化程度加深会不断溶出,铝离子的含量不断减小,所以用晶体结构中硅铝含量比来表示活化程度。

  


  由表2~4可以分析得到:通过测定活化过程中硅、铝、镁成分可以看出,在活化初期,镁离子溶出要快于铝离子,铝离子溶出比较慢,说明类质同象取代铝离子的镁离子较易从铝氧八面体中溶出;在脱色力达到最大值之前,铝的溶出缓慢,当脱色力达到最大值后,继续活化,铝的溶出率大幅度增加,说明铝氧八面体中铝大量溶出,八面体结构遭到严重破坏,此时脱色力开始下降。通过三地膨润土活化过程硅铝比变化与脱色力关系可以看出,当硅铝比在范围3.8~5.0之问时,即蒙脱石晶体结构遭到适当破坏时,脱色力达到最大值。
  
  3结论
  
  活性白土脱色力与蒙脱石晶体破坏程度有很大关系。随着恬化程度的加深,脱色力先增大后减小,蒙脱石含量一直下降,说明活化过程是蒙脱石结构不断遭到破坏的过程;在脱色力达到最大值之前,八面体中类质同象取代铝离子的镁离子溶出要快于铝离子,铝的溶出缓慢,当脱色力达到最大值后,继续活化,铝的溶出率大幅度增加,铝氧八面体结构遭到严重破坏,此时脱色力开始下降;从三种土的活化情况看,在蒙脱石含量为33%~37%之间,硅铝比在范围3.8~5.0之间,即蒙脱石晶体结构遭到适当破坏时,脱色力达到最大值。
 
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