有機(jī)活化膨潤(rùn)土

時(shí)間：2023-03-24 14:43:58來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

有機(jī)活化膨潤(rùn)土

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

④有機(jī)活化膨潤(rùn)土用于膨潤(rùn)土有機(jī)改性的試劑種類繁多，有偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)胺、有機(jī)酸等。不同的表面改性劑特點(diǎn)各異，并都有各自不同的適用范圍。采用偶聯(lián)劑改性，只要礦物具有反應(yīng)活性的基團(tuán)即可獲得相應(yīng)的活化效果，但成本較高；羧酸鹽類改性劑適用于溶液中帶負(fù)電荷懸浮粒子的礦物；硅油、硬脂酸等本身不溶于水，硬脂酸適用于表面為弱堿性的礦物填料的改性；不飽和有機(jī)酸自身易于聚合。根據(jù)膨潤(rùn)土中的主要礦物蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)以及常采用的改性方法(濕法改性)，一般選用有機(jī)陽(yáng)離子型表面活性劑(如有機(jī)胺)作為膨潤(rùn)土有機(jī)改性劑，通過(guò)陽(yáng)離子交換實(shí)現(xiàn)其對(duì)礦物的改性。膨潤(rùn)土改性的初期使用的改性劑是一些有機(jī)季銨鹽，形成的產(chǎn)物稱為有機(jī)膨潤(rùn)土或有機(jī)柱撐膨潤(rùn)土，有機(jī)改性劑一般是分子大小不等的季銨鹽，常用[(CH3)2NRR]+、[(CH3)3NR]+等表示，其中R代表烷基或芳基。有機(jī)膨潤(rùn)土具有在有機(jī)介質(zhì)中高溶脹性、高分散性和觸變性的特性，因此，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣闊。目前，有機(jī)膨潤(rùn)土的制備方法有干法、濕法、混凝膠法3種。

a.干法。干法是將含水的精選鈉基膨潤(rùn)土與有機(jī)季銨鹽直接混合，用專門(mén)的加熱混合器混合均勻，再加以擠壓，制成含一定量水分的有機(jī)膨潤(rùn)土，也可以進(jìn)一步干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品；或?qū)⒑欢ㄋ值挠袡C(jī)膨潤(rùn)土直接分散于有機(jī)溶劑中(如柴油)，制成凝膠或乳膠體產(chǎn)品，工藝流程如圖4-2所示。干法操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。制備時(shí)將膨潤(rùn)土和適量季銨鹽(占膨潤(rùn)土的15%～55%)充分混合，在高于季銨鹽熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)。反應(yīng)完畢，經(jīng)研磨、過(guò)篩，得到200目干態(tài)物。該法制出的有機(jī)膨潤(rùn)土適于作為油基鉆探液的增稠劑。

圖4-2干法有機(jī)膨潤(rùn)土合成流程

b.濕法。濕法分散蒙脫石，提純、改型，用長(zhǎng)碳鏈有機(jī)陽(yáng)離子取代蒙脫石層間金屬離子，使層間距擴(kuò)大至1.7～3.0nm，形成疏水有機(jī)膨潤(rùn)土，再經(jīng)脫水、干燥、研磨成粉狀產(chǎn)品，工藝流程如圖4-3所示。該法的關(guān)鍵步驟是懸浮液中的微粒的粒度是否達(dá)到要求，它直接關(guān)系到有機(jī)膨潤(rùn)土性能的好壞，因此一定要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)予以確定。

圖4-2 濕法有機(jī)膨潤(rùn)土合成流程

c.預(yù)凝膠法。將膨潤(rùn)土分散、提純、改型，在有機(jī)覆蓋過(guò)程中，加入疏水有機(jī)溶劑(如礦物油)，把疏水的有機(jī)膨潤(rùn)土萃取進(jìn)入有機(jī)相，分離除去水相，再蒸發(fā)除去殘留的水分，直接制成有機(jī)膨潤(rùn)土預(yù)凝膠，工藝流程如圖4-4所示。

圖4-4預(yù)凝膠法有機(jī)膨潤(rùn)土合成流程

實(shí)踐證明，一般主碳鏈要C>12，制成的有機(jī)膨潤(rùn)土在有機(jī)物中的分散性和凝膠性才較強(qiáng)。通常使用的有機(jī)陽(yáng)離子改性劑有十八烷基胺、三甲基十八烷基氯化銨、二甲基雙十八烷基氯化銨、二甲基十八烷芐基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、雙十八烷基甲基芐基氯化銨和N-十八烷基對(duì)苯二甲酸鈉等，除此之外還有用主碳鏈含碳不同的季銨鹽。用這些陽(yáng)離子與鈉基蒙脫石進(jìn)行交換反應(yīng)，就可得到型號(hào)、規(guī)格不同、用途不同的有機(jī)膨潤(rùn)土。

鈉基膨潤(rùn)土與季銨鹽之間的離子交換反應(yīng)，控制條件不是十分嚴(yán)格、工藝也并不復(fù)雜，常溫條件下反應(yīng)即可進(jìn)行，一般是在80℃反應(yīng)1～2h即可。關(guān)鍵是怎樣選擇和精制膨潤(rùn)土提高陽(yáng)離子交換量和選擇有機(jī)陽(yáng)離子及控制交換的當(dāng)量比。為了得到在有機(jī)溶劑中具有良好分散和凝膠能力的有機(jī)膨潤(rùn)土，選擇好適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)陽(yáng)離子的適當(dāng)當(dāng)量數(shù)是重要的。即隨著陽(yáng)離子覆蓋劑的加入，有機(jī)陽(yáng)離子與膨潤(rùn)土層間為離子吸附(化學(xué)吸附)，當(dāng)覆蓋面積達(dá)80%左右，有機(jī)土質(zhì)量最佳；若加入有機(jī)覆蓋劑過(guò)量時(shí)，則變成超當(dāng)量的分子吸附(物理吸附)，有機(jī)土性能反而變差。一般是100g膨潤(rùn)土(精制、鈉化)添加90～120mg當(dāng)量的有機(jī)覆蓋劑。覆蓋量的確定一方面要保證有機(jī)離子在層面有足夠的覆蓋度，另一方面要充分地取代層間可交換的陽(yáng)離子。

此外，在選擇有機(jī)覆蓋劑時(shí)(包括長(zhǎng)鏈的碳數(shù)、極性、短鏈基團(tuán)的類型等)，還需要注意蒙脫石層電荷分布的不均勻性、所用溶劑的特性、類型等因素；覆蓋環(huán)境(pH值、共存化學(xué)物質(zhì)、溫度、反應(yīng)時(shí)間等)對(duì)有機(jī)土的制備亦有影響。

實(shí)例1 聚胺改性制備有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土、由二甲胺與乙二胺的混合物同環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)連接成鏈并季銨化，獲得聚胺樹(shù)脂。將鈉基膨潤(rùn)土加水高速攪拌，制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的膨潤(rùn)土懸浮液，加入聚胺樹(shù)脂，加入量是鈉基膨潤(rùn)土陽(yáng)離子交換容量的1.5倍。將混合物在80℃下機(jī)械攪拌3h，反應(yīng)完成后用蒸餾水多次洗滌，離心分離，直到用0.12mol/L AgNO3檢驗(yàn)上清液中無(wú)C1-存在為止。最后將離心物在室溫條件下晾干、研磨、篩選，得粉末狀有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合膨潤(rùn)土。

實(shí)例2 溴化十六烷基吡啶改性膨潤(rùn)土在室溫條件下，稱取一定量的Na基膨潤(rùn)土(過(guò)200目篩)，將其加入250mL三頸瓶中，加200mL去離子水，調(diào)pH值。待溫度達(dá)到一定值后，加入適量溴化十六烷基吡啶。恒溫下攪拌一段時(shí)間后，冷卻抽濾，用去離子水洗滌至無(wú)溴離子為止，在60℃下烘干，研磨后過(guò)200目篩備用。

實(shí)例3 將原土浸泡24h，然后進(jìn)行浮選，將浮選出的土漿過(guò)0.076mm篩，抽濾，105℃烘干，用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)將其粉碎，過(guò)0.076mm篩，得純化土，備用。取一定量的純化膨潤(rùn)土制成一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的懸浮液，加入5%的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的水-乙醇溶液，在一定溫度下攪拌。反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，減壓過(guò)濾，用蒸餾水洗滌，至無(wú)法檢驗(yàn)出Br-且濾液無(wú)泡沫。所得濾餅在80℃下烘干，110℃下活化1h，粉碎，過(guò)0.154mm篩，制得有機(jī)改性膨潤(rùn)土。

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