1. 环保专业人士帮忙介绍一下膨润土应用于高浓度无机废水方面的知识。
蒙脱石为主的含水粘土矿,公学分子式为:Nax(H2O)4(AI2-xMg0.83)Si4O10)(OH)2,由于它具有特殊的性质。如:膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等等,所以广泛用于各个工业领域。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
膨润土也叫斑脱岩或膨土岩。它最早发现在美国的怀俄明州的古地层中,呈黄绿色的粘土,加水后能膨胀成糊状,后来人们就把凡是有这种性质的粘土,统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石,含量在85-90%,膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。
蒙脱石的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。根据层间主要交换性阳离子的种类,通常蒙脱石分为钙蒙脱石和钠蒙脱石。
蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性,因此用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火);还可在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘结力,可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮,又不起毛,桨后还不发出异味,真是一得。
总的说,钠质蒙脱石(或钠膨润土)的性质比钙质的好。但世界上钙质土的分布远广于钠质土,因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性,使它成为钠质土。
膨润土(蒙脱石)由于有良好的物理化学性能,可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域,所以蒙脱石是一种用途广泛的天然矿物材料。
膨润土组成:1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质,由于产地为:“FortBeton”,因而取名膨润土(Betonite)。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物成分是蒙脱石,含量在85-90%,膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。
蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性,因此用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火);还可在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘结力,可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮,又不起毛,桨后还不发出异味。
膨润土的分类:膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型,层间阳离子为Na+时称钠基膨润土;层间阳离子为Ca+时称钙基膨润土;层间阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土);层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。
膨润土的性质:膨润土具有很强的吸湿性,能吸附相当于自身体积8一20倍的水而膨胀至30倍;在水介质中能分散呈胶体悬浮液,并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性,它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性,有较强的阳离子交换能力和吸附能力。
膨润土的应用:膨润土由于有良好的物理化学性能,素有“万能”粘土之称,可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门。
我国膨润土的发展现状:我国膨润土的储量仅次于美国,居世界第二位,现开采量为200万吨,主要集中在东北和东部沿海各省。我国已经发现的大小矿床和矿点400多处,探明的储量23.3亿吨,预计资源量在75亿吨以上。
但是国膨润土开发利用的程度很低,累计开采量不足已探明储量的1%。在国际市场上是一种“低出高进”的局面,即出口低级产品(原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等),进口高级产品(洗衣粉柔顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等)。据不完全统计,中国目前膨润土产品年产销量约270万吨,其中用于铸造型砂100~110万吨,用于钻井泥浆70吨,用于冶金球团45万吨,用于油脂脱色(活性白土)20万吨,用于其他20~30万吨。行业特点是企业规模小(年产万吨以上的企业屈指可数)、技术水平低、由于是资源型行业而竞争不是很剧烈、产销量与价格均逐年上升
膨润土的制备及应用
1、半湿法生产高效活性白土方法
2、催化酸处理海泡石、膨润土的工艺
3、防污膨润土制备方法
4、废白土渣综合利用的新方法
5、复方中草药膨润土饲料添加剂
6、改善蒙脱石粘土的抗污染性的方法
7、改性膨润土及其应用
8、改性膨润土组合物
9、干法生产有机膨润土的方法
10、含脱氮剂和废油的废白土处理方法
11、航煤脱色用颗粒白土的再生工艺方法
12、合成二八面体蒙脱石粘土
13、活性白土的制备方法
14、活性白土生产方法
15、活性白土生产方法2
16、活性白土生产方法3
17、碱法活化膨润土生产P型洗涤用沸石的工艺方法
18、接枝膨润土高吸水材料及其制造方法
19、锂膨润土悬浮剂的制造方法
20、粒膨润土的生产方法
2. 膨润土的用途
用途:
1、膨润土由于有良好的物理化学性能,可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域。
2、膨润土可用来作防水材料,如膨润土防水毯、膨润土防水板及其配套材料,釆用机械固定法铺设。应用于PH值为4到10的地下环境,含盐量较高的环境应采用经过改性处理的膨润土,并应检测合格后使用。
3、膨润土可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性,因此用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火);还可在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘结力,可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上。
(2)为什么在废水处理中能用膨润土扩展阅读
分类:
1、活性白土
活性白土是用粘土(主要是膨润土)为原料,经无机酸化处理,再经水漂洗、干燥制成的吸附剂,外观为乳白色粉末,无臭,无味,无毒,吸附性能很强,能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮,放置过久会降低吸附性能。
但是,加热至300摄氏度以上便开始失去结晶水,使结构发生变化,影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中,几乎完全溶于热烧碱和盐酸中,相对密度2.3~2.5,在水及油中膨润极小。
2、天然漂白土
即天然产出的本身就具有漂白性能的白土,是以蒙脱石、钠长石、石英为主要组分的白色、白灰色粘土,是膨润土的一种。主要是玻璃质火山岩分解后的产物,它吸水后不膨胀、悬浮液的pH值为弱酸性与碱性膨润土相区别;其漂白性能比活性白土差。
颜色一般有淡黄色、绿白色、灰色、檄榄色、褐色、奶白色、桃红色、蓝色等。纯白色的很少。密度2.7-2.9g/cm。视密度由于多孔性关系而常常较低。化学成分和普通粘土差不多,主要化学成分是三氧化二铝、二氧化硅、水及少量铁、镁、钙等。无可塑性,有较高吸附性。因含大量含水硅酸,对石蕊呈酸性。水中易裂解,含水量很大。一般细度越细则脱色力越高。
3、有机膨润土
有机膨润土是一种无机矿物和有机铵复合物,以膨润土为原料,利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性,通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。
有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶,具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性,耐水性及化学稳定性,在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有广泛的应用。
4、膨润土矿
膨润土矿是一种多种用途的矿产,其质量和应用领域主要取决于其中蒙脱石含量和属性类型及其晶体化学特性。因而,其开发利用必须因矿而异,因作用而异。如生产活性白土,钙基转钠基,供石油钻探用的钻井注浆,代替淀粉用于纺纱、印染的浆料,建材上用内外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A沸石、生产白炭黑等等。
5、钙基和钠基区别
膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型,层间阳离子为Na+时称钠基膨润土;层间阳离子为Ca+时称钙基膨润土.钠质蒙脱石(或钠膨润土)的性质比钙质的好。但世界上钙质土的分布远广于钠质土,因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性,使它成为钠质土。
3. 天然纳米材料的膨润土的应用
环境保护是当今生态环境首要课题。天然纳米材料——膨润土在环保中应用在国外已相当广泛。膨润土可作为有害物质吸附剂,浑浊水的澄清剂,放射性废料和有毒物料的密封剂,被污染水的防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等,但我国开发研究应用的较少。
1.在废料处理方面的应用
(1)用天然钠基膨润土做垃圾填埋场的防渗层国外用膨润土毯(板)、粉做垃圾填埋场防渗层的很多,尤其是德国、韩国、日本,美国用的更多,我国也已开始使用。因膨润土具有高度的水密实性和自我修补、复原功能,在理论上是接近完美的防渗材料。2002年世界足球杯的赛场就在一个特大的垃圾填埋场上建成,其上下四周全部用膨润土毯做防渗层。而韩国15年前所建的填埋场所用防渗材料与我国以前建的填埋场一样,防渗材料的耐久性差,有的严重污染地下水。要修复这些防渗层,杜绝渗漏,需花原造价5倍的代价。
(2)用膨润土进行核废料处理和消毒防护国内外都有将核电站等放射性废料用膨润土稠浆包裹后装入容器深埋地下的做法,效果较好;国外用膨润土制备毒剂防护的消毒急救包,有广泛的用途。
2.在废水废油处理中的应用
(1)膨润土在处理煤气洗涤废水中的应用用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物,去除率达99.5%。有的处理废水后再把回收物做成饲料添加剂。
(2)用膨润土作动物垫圈料处理废水、臭气膨润土能使动物粪便容易分散、清理。国内大城市的需求量也有提高。由于圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害,可在这些场所撒膨润土,回收高效肥料,有一举两得之效。
(3)用膨润土处理、吸附废油用膨润土处理快餐的煎炸废油、油污十分有效。膨润土是很好的吸附剂,用膨润土吸附电力行业绝缘油在国外很盛行;海上油船泄漏的油浮在海面上,国外是在其上撒吸附剂后结块清除。
(4)用膨润土做洗涤用品用膨润土洗涤羊毛等在古罗马、古埃及公元前3000年已开始,现代洗涤剂掺入一定量的膨润土,可增加其洗洁力度。
3.在废气处理中的应用
(1)用膨润土处理有害气体国外用膨润土制成汽车排气管、过滤器,主要是充分利用膨润土的吸附性。
(2)用膨润土制作卷烟复合过滤剂用膨润土代替活性炭可降低卷烟中含有的焦油、自由基、尼古丁等对人体的危害。
4.膨润土在软水剂、澄清剂中的应用
(1)在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理,同时也可使水库漏水得到根治。因为膨润土能修复库底裂缝。
(2)膨润土可使果汁、糖汁澄清。
(3)膨润土可使硬水软化。
5.膨润土做防渗材料可抵御海水对淡水、土地的盐化侵害 沙漠化土地在我国30个省区市的851个县旗均有分布,这些荒漠化土的颗粒较粗,一般呈细砂、粉砂状,无粘性,渗水性强。而膨润土的颗粒极细,有较强的膨胀性、粘性,两者混合拌匀,即可变成能保水的种植土。膨润土含有许多有利于动、植物生长的成分,可以为动、植物提供多种营养。
1.中国膨润土的分布和几个大沙漠邻近,有利于治理荒漠化
从中国地图和中国膨润土分布图上可以清楚地看出:内蒙古的浑善达克沙地,就在北京的正北边,离盛产膨润土的兴和、张家口、赤峰都不太远;毛乌素沙地、库布齐沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠等附近也有膨润土矿床。新疆的库母塔格沙漠、古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠边上均有优质膨润土矿床。中国目前勘探出的最大膨润土矿储量50亿吨,品质比美国的优良,离古尔班通古特沙漠较近。托克逊、柯尔碱有优质膨润土矿床,离塔克拉玛干沙漠也不远。甘肃金昌也有膨润土矿床,离腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠都很近。
2.在沙漠下的暗河、水库对治沙很有利
膨润土是很好的防水材料,在表层沙下铺一层膨润土(一薄层)即可储水。用膨润土做防水层也可以建大量的储水塘、池、库、渠,再将沙漠下暗河、水库里的水抽上来,储住,慢慢用。最近地质部门在塔里木大沙漠的北部勘察出储水量很大的地下水库,可用膨润土与当地土混合建输水渠,将水引向四面八方。
3.膨润土具有有利于沙漠化治理的特性
膨润土的抗渗性和抗冻性好;压缩性和固结性好;对沙土的稳定性好;膨润土的密实性、自保水性、永久性抵消了沙化土的种种缺陷;能增加沙土的粘性和保水能力;用膨润土作动物饲料添加剂可提高牛、羊产奶量、鸡的产蛋量、营养成分等,有利于动物圈养。
4.用膨润土能快速修建储水池、储水窖、输水渠
用膨润土防渗层铺河道,可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺,也可以用膨润土与当地土搅拌夯实,也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗)毯(板),快速修建起储水池、储水窑、输水渠。
5.用膨润土将荒漠土变成节水、节肥的植被土
沙漠里移动的沙中,没有粘粒,粉沙也很少,主要是中、细沙,蓄不了水,可供植物生长的营养成分也很少,治理、绿化、恢复生态平衡很困难。沙漠化土壤的粒径大约在0.01~0.1mm的居多,很松散,易透水。而膨润土的粒径多小于0.002mm,遇水可膨胀10~30倍。因此,在沙土中稍掺加一些膨润土就可以防止水流失,植物就可以生长。
国外治理沙漠化最成功的以色列,把贫瘠的荒漠变成节水、节肥的高产良田。美国亚利桑那州的南端,离墨西哥最近的城市图桑是建在沙漠中的城市,该城市像森林,也像野生植物园。该地年降雨量仅275mm,却能生长成百上千种沙漠植物和生存种类繁多的动物。亚利桑那大学的绿色草坪下有防渗层,也有定时喷水的喷头,既节水又节能。
由于沙漠地区一般日照时间很长,昼夜温差大,能在改造好的节水、节肥植被土上加篷,当年就会有可观的收获。而在飞播植绿时可将种子先用水拌、再用膨润土拌,其出芽率和成活率都会大大提高。膨润土还是各种肥料的很好载体。
6.应用系统工程治理沙漠化
(1)彻底治理沙漠化,必须各地都选好治理点,再以点带面。选点最好离能取水的地点近,离膨润土产地近,以便快速由点推向面,地毯式地向沙漠化中心进展,最先做的是蓄水、修路。
(2)各方参与治沙,利用遥感技术找到地下水,综合利用太阳能、风力发电、新型滴灌材料设备、生物育种等等,对应用膨润土进行沙漠化治理十分有利。可动员、鼓励国内外单位、私人投入创效益,甚至最初可以动员各大城市妇女将穿破的尼龙丝袜收集起来,装进膨润土作水窖防水衬砌等等。
4. 什么是纸浆中的皂土成分
皂土也称膨润土,是一种含天然水硅酸铝的矿物石,遇水膨胀,可吸附8—15倍于自身的含水量,广泛用于粘合剂、吸附剂、乳化剂等。皂土微粒可用于书写印刷纸、新闻纸、与食物相接触的纸及纸板等高档纸品的生产。
膨润土在造纸工业中的应用与开发前景
陆赵情 张美云
摘要:膨润土矿资源储量在我国非常丰富,膨润土有着特殊的物理化学性能而在制浆造纸生产中有着多种用途。主要综述了膨润土在造纸工业领域中的应用现状与开发前景,重点论述膨润土作为制浆造纸生产中助留助滤、污水处理、树脂控制、纸张显色及废纸脱墨等过程助剂的应用。
关键词:膨润土;造纸工业;应用;前景
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的细粒粘土。中国膨润土矿资源非常丰富,全国23个省(区)皆有膨润土矿产出。预测资源量在70亿t以上,到2005年底全国探明保有储量近50亿t,居世界第l位。种类齐全,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土。虽然我国的膨润土储量丰富,但有关膨润土开发应用的研究还不够广泛和深入,这在一定程度上制约了我国膨润上的资源优势向经济优势的转化。制浆造纸是一个工艺过程复杂的行业,其中涉及到许多的物理化学反应,也需要添加多种无机、有机助剂,以达到优化工艺的目的。膨润土作为一种性能优良的助剂在制浆造纸生产中有着多种用途的应用,本文主要介绍膨润土在助留助滤、污水处理、树脂控制、废纸脱墨及加工纸等方面的应用。
1、膨润土的组成和物理化学特性
膨润土矿的主要矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。蒙脱石的晶体是由很多互相平行的晶层构成,每个晶层都是由顶、底的硅氧四面体和中间的铝氧八面体层构成,其化学分子式为A12O3·4SiO2·nH2O,晶层间含有水分子和可交换性阳离子。在八面体空隙中的Al3+常被低价的Mg2+、Fe2+置换;四面体空隙中的Si4+被A13+置换。由于低价阳离子替代了高价阳离子,使得蒙脱土结构中产生了多余的负电价。为了保持电中性在蒙脱土片层之间,除水分子外,存在较大半径的阳离子Na+、Ca2+、Mg2+,等。这些阳离子是可交换的,从而使蒙脱石具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列对于造纸工业而言很有价值的特性。
2、膨润土在制浆造纸工业中的应用
2.1膨润土在助留助滤中的应用
随着更高速、更复杂纸机以及多种化学添加剂的出现,封闭白水循环,填料负荷增加及二次纤维用量上升,使造纸技术有了很大的进展。增加细小纤维和填料的留着;同时改善纸机的滤水状况,可以大大提高经济效益。并可改善纸张的某些性能。另外,纸机车速的提高必然引起纸页成形时受到更大的剪切力.这就要求所形成的絮聚体必须有一定的耐剪切性,传统的工艺改进以及机械方法已不能适应这种要求。为了达到这些目的我们必须开发更多清洁、有效而又经济的助留助滤剂。
海德罗科尔(Hydrocol)系统是由英国联合胶体公司开发的一种由改性的膨润土和高分子阳离子型聚合物组成的新型多元微粒助留助滤系统。助留机理是添加高分子量聚合物在浆料中,所形成的絮聚体被混合泵和筛浆机剪断,改性膨润土在浆料中使其凝聚,结果就形成了独特的凝聚体结构。即使在白水中也能看到极强的再凝聚效果。
助留助滤系统膨润土的典型粒子为层厚0.9nm,层叠5~7层,表面约为300nm×l00nm的层片状结构。其水化时的比表面积较大,约为700~800m2/g。膨润土片层有负电性表面和正电性边缘,易于吸附胶体物质。当膨润土在水中被水解,阳离子以钠离子形式形成带负电荷的粒子。这种带负电荷的粒子,不受pH值的影响,在酸性和碱性中同样显示良好的性能。适合在机制纸和纸板的所有领域中的酸性和中性抄纸,可获得以往的单一聚合物所不能收到的高留着率和高滤水效果。膨润土的上述特性,被广泛地用于助留助滤剂和白水回收处理等造纸工艺中。
下面为采用Hydrocol的微粒子助留体系用于白水封闭系统的生产实例:加拿大蒙大拿的一家用GCC生产瓦楞纸板的工厂,在白水封闭后使用Hydrocol膨润土助留助滤系统,使造纸废水的排放量从6000m3/d减少为零,留着率从85%提高到92%,且白水回用后节省能源5%。
2.2膨润土在施胶中的应用
膨润土由于在水相中能形成分散良好的悬浮液,因而可以用作一些助剂在水相中的稳定剂。最近的美国专利报道了膨润土在施胶中的应用,其将反应性施胶剂加入膨润土的悬浮液中,从而可以少用甚至不用表面活性剂,施胶剂受分散在水中的膨润土的影响,具有较好的分散性和稳定性。这种胶料悬浮液可用作造纸过程内部或外部的施胶。以膨润土代替表面活性剂有好的物理性能,改善了化学稳定性,减少了水解作用的发生,同时也降低了表面活性剂对造纸过程的不良影响,当用作内部施胶时,膨润土还可在微粒助留助滤体系中起到助留助滤的作用。所用膨润土为钠基、锂基或经钠盐活化后的膨润土。
2.3膨润土在废水处理中的应用
膨润土在制浆造纸工业废水处理中的应用优势在于吸附性能和脱色能力较强,通过对废水中污染物的吸附来达到降低COD和脱色的目的。用于废水处理的膨润土通常要进行有机改性以增强其对有机污染物的吸附能力。常用的有机改性剂为有机胺阳离子表面活性剂,如氯化十六烷基吡啶(CPC)、溴化十六烷基三甲铵(CTMBA)、氯化十四烷基吡啶(TPC)等。改性膨润土对有机质有很强的亲合力,有机质不仅可以被吸附于颗粒表面,而且也可以进入到膨润土的层间,形成膨润土——有机物复合体,另外改性膨润土对重金属离子都有良好的吸附作用。
在碱法造纸或硫酸盐造纸制浆过程中,产生的蒸煮废水称为黑液,其颜色深黑,有臭味,生产1t纸浆产生的黑液为15~20m3,全国水污染总量的30%来自造纸黑液,污染严重。用膨润土处理造纸黑液在国外早有报道,国内在这方面的应用及相关文献为数不多。武汉化工学院的孙家寿等经硅交联和有机物改性制成有机交联膨润土(TBC),探讨了TBC对黑液经酸化絮凝处理后的水中COD的吸附性能。研究发现,当pH值=4.5,TBC用量为24g/LH2O时,在常温下搅拌吸附60min后,其对COD的吸附效率为61.5%,吸附容量为549.3mgCOD/g。此外,膨润土可与高分子絮聚剂连用,用于脱墨废水的处理及污泥脱水。杨久义等介绍了一种采用膨润土制备处理造纸黑液废水用的絮凝剂的方法,经正交试验,选择出优化的工艺条件,色度、COD去除率分别达90%和70%。邵红等以钠基膨润土为原料,合成了镍锆-无机柱撑、镍锆-有机柱撑系列改性膨润土,比较了不同改性膨润土对造纸废水的处理效果,研究结果表明,有机柱撑膨润土对造纸废水的处理效果最好,COD、色度、浊度去除率分别为77.8%、94%、97.4%。
2.4膨润土在树脂控制中的应用
在制浆过程中,大量的水溶性聚合物和胶体物释放至生产过程的水中,木材的胶体物和树脂物有沉积在设备和产品表面的趋向,会引起生产问题和纸页缺陷。树脂控制的方法主要可分为物理控制法和化学控制法。其中化学控制法是目前最为常用和比较有效的树脂控制方法,它是利用一些树脂控制剂使树脂附着在纤维表面或稳定地分散在浆料系统中,从而避免树脂在设备表面的沉积。经改性处理的有机膨润土由于具有较大的比表面积和有机物亲和力,因而也是一种有效的树脂控制剂。它可以吸附系统中憎水性的胶状树脂,降低树脂的表面能量,使树脂失去其特有的粘性,从而抑制了树脂的粘附、聚结和沉积,将0.5%~1%的膨润土加入纸浆悬浮液中,可以有效地吸附这些杂质及防止它们聚集。膨润土除了能吸附胶状树脂外,也可以附着在已聚结的树脂颗粒上,从而降低树脂的粘性。然而当系统中存在剪切力时,已聚结的树脂颗粒可能会重新暴露出新鲜的表面,而又具有聚结与沉积的趋势,因此合理选择膨润土加入的位置非常重要。
2.5膨润土在废纸脱墨中的应用
在废纸回收系统中,膨润土(单独用或和滑石粉组合使用)可以通过将油墨和胶粘物吸附和系缚到纤维上,从而使油墨和胶粘物沉积到纸机各部件的趋势减到最小程度。废纸循环使用中,成纸中有用裸眼可见的斑点,这些斑点是由于油墨粒子具有“难于分散性质”而分散得差的结果。粒子通常是片状,厚度值从几微米(小粒子)到10μm(较大粒子),在废纸制浆过程中用机械分散的方法控制斑点,粒子被机械破碎,减小粒子尺寸使斑点成为不可见的。这些粒子不被除去而留于浆料中,故纸浆成为灰色,使白度大大降低。若加入膨润土到废纸配料中,可防止斑点形成,膨润土能减小油墨粒子尺寸,使其能通过洗涤从浆中除去,或者聚集小油墨粒子成大尺寸的粒子,可以通过浮选或离心净化达到有效的除去,从而提高纸浆的白度。膨润土在整个过程中起到了吸附、分散、沉积物控制、抗再沉淀等多种作用。
2.6膨润土在颜料涂布加工中的应用
用于生产涂布加工纸的涂料主要由颜料、胶粘剂和助剂所组成。在所使用的助剂中有一类流变控制剂,其作用是调节涂料的流变性能,使其符合生产工艺的要求,避免由于涂料流变性能不佳而产生的产品质量问题。当蒙脱土分散于水相中时,表面水合作用和层间双电层的排斥作用会造成膨润土层间距的增大和体积的膨胀,这一作用可使膨润土在水相体系中起到增稠的效果,因而在纸张涂料中可使用膨润土来作为流变控制剂。同时由于膨润土具有规整的片层结构,也有利于提高涂料的遮盖性能以及涂层的平整性,从而起到一定的颜料的作用。
有专利报道了以膨润土作为部分颜料生产涂布加工纸的工艺,其产品经压光后特别适合于相片打印和胶印。
2.7膨润土作为填料的应用
前面提到膨润土具有强烈的水化作用,因而能够形成更细微的片状结构,呈胶体状态,大量吸附带正电荷的电解质,可与带负电荷的纤维结合,从而使膨润土留着在纤维上。在助留助滤的同时,膨润土也起到了造纸填料的作用。另外膨润土具有“物美价廉”的特点,可应用于低定量纸的生产,能够获得高加填量但不降低成纸强度,尤其是撕裂度。杭州某研究所应用研究表明,改性膨润土可作为低白度纸和纸板的填料(膨润土本身白度不高),表现出强烈的吸附性和高度的分散性,高留着率,对成纸强度影响小。同时,由于改性膨润土能吸附细小纤维和其他细小物质,降低了纸厂排放白水的浓度,能够减小排放污水对水域造成的污染。
2.8膨润土在纸张显色中的应用
用盐酸、硫酸或磷酸处理过的天然膨润土被称为酸性白土。酸性白土与膨润土原矿物相比,比表面积显著增加,具有很高的吸附性能和触媒活性。传真纸、发票和计算机记录用的压敏复写纸就是应用了酸性白土与白色(无色)染料接触发生的化学反应来实现化学显色的。
膨润土在无碳复写纸中作为力敏色素的显色剂,用于无碳复写纸的酸活化处理膨润土产品,在英国、德国、日本早已生产使用。浙江省地质矿产研究所利用仇山优质膨润土,制成无碳复写纸用特种漂土,产品经北京造纸研究所等单位使用,认为完全可以替代进口产品。
以三层的无碳复写纸为例,在上层纸和中层纸背面所用的粘结剂中包有含色素的明胶、阿拉伯树胶微胶囊在中层纸和下层纸的表面粘有酸性白土作为显色剂。纸中的色素受微胶囊保护,重叠后不自行显色。但当用笔尖或打字机针头对纸面施加压力时,微胶囊就会破裂,染料外溢后与涂层面接触,酸性白土显色剂具有吸附力并能提供质子,无色染料获得质子后内酯环断裂形成极化离子结构而实现显色。
3小结
总之,膨润土除了作为微粒助留助滤体系方面的研究与应用较为广泛之外,在其他方面的研究与应用都还不多,有待进一步地开展。膨润土性能优越,从膨润土的物理化学特性进行分析,其在制浆造纸的多个工段中都有着巨大的潜在应用价值。随着有关膨润土的开发、改性及深加工等工作的深入开展,其应用领域必将进一步扩大。国内目前许多企业还依赖于进口膨润土,我国膨润土储量居世界第一位,分布地区广,充分利用这得天独厚的优越条件,自行开发高质量的膨润土产品,对于造纸工业提高产品质量和经济效益都有着非常重要的意义。
5. 膨润土和活性炭哪种处理废水好最好从各方面讨论一下
1.成本:膨润土是天然矿物,活性炭是人工产物,膨润土在成本方面有优势。但现在也有用天然废弃物制备活性炭的,所以活性炭也可能更便宜。
2.处理对象:膨润土对有机染料和重金属离子均有吸附作用,活性炭对有机物有效,对重金属基本无效。
3.环境友好性:膨润土的储量虽然很大,但开采矿物总会对环境造成不良影响,仅仅用作吸附剂也有些浪费,而用废弃物制备活性炭则体现了资源循环利用的理念。
4.可修饰性:膨润土可以进行某些化学修饰,从而获得别的化学性质,成为针对某类污染物的特效吸附剂,活性炭呈化学惰性,难以进行化学修饰。
5.其它因素:吸附稳定性、解吸条件、处理装置等等。
所以二者各有所长,选择哪个要看具体情况而定的,比如要处理的废水类型~~