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| 蛋白土的应用现状研究综述 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-09-17 10:47:13 浏览次数： |
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前言
蛋白土又称蛋白石，是一种含水非晶质或胶质的活性二氧化硅，其主要化学组成为SiO2，含水量约为1%~14%，还含有少量的Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O和有机质等，因产地而异。蛋白土由细粒蛋白石组成，无硅藻，密度2.0g/cm3，质地较硬，莫氏硬度一般为5~5.5，含水量很少时，硬度可增至6。一般地，把SiO2纳米微粒构成的土状粉体称为蛋白土，把SiO2纳米微粒粘结在一起构成的块体或介孔状块体称为蛋白石。
世界上蛋白土的主要产出国是巴西、美国、墨西哥、澳大利亚和斯洛伐克。我国河南、陕西、云南、安徽、江苏、黑龙江等地也有蛋白土产出。1983年北京大学任磊夫教授、黑龙江省地矿局高连奎工程师等在嫩江地区发现能释放负离子的嫩江蛋白石轻质页岩。长久以来，蛋白土被用作过滤材料和填料等，2002年李青山等相继研制开发出蛋白土纳米复合材料，负离子添加剂等。蛋白土经粉碎后，颗粒可达微米级，具有较发达的纳米级微孔，并且随着其粒度的减小，比表面积增大，可有效提高其吸附性能。对蛋白土经过焙烧等处理，可以去除其间杂质，比表面积有显著增加。
1. 蛋白土的应用
蛋白土的应用领域很广，主要有以下几方面用途：
（1）助滤剂和脱色吸附剂
助滤剂的过滤性能，主要与两个因素有关。一个是其吸附性，另一个是其孔隙。蛋白土比表面积很大，具有很强的吸附性。它由极微小的蛋白土球体组成，具有较发育的孔隙，即：单个蛋白土自身的孔隙，一般为30~300Å；毛刺之间的孔隙，一般为100~400Å；蛋白土颗粒之间的孔隙，它们有的较大，有的较小，一般在零点几至几μm之间；蛋白土集合体的孔隙，它是最大的孔隙。由于这些特殊的性质，使蛋白土具有助滤剂的基本条件。用粉碎机将蛋白石岩粉碎至一定的粒度时，蛋白石岩显示出高度的吸附性。可吸附氯化物、亚硝酸盐、氰化物、Pb、Hg、As等有毒有害物质或元素，并具有较好的脱色和漂白性能。
李珩珠等通过粉碎，锻炼与粒度配比等方法，改善蛋白土的吸附性与孔隙结构，并用它过滤啤酒原浆，并对过滤后啤酒进行检测，细菌数为0~1个每毫升，色度由9.5降到6.5，浊度为0.41~0.46，各项指标均达到国家标准。
（2）纸浆漂白的稳定剂
在用H2O2漂白过程中，通常加入适量的Na2SiO3稳定剂用于缓冲溶液pH值，减少H2O2的无效分解。蛋白石的SiO2高，表观密度小，这为蛋白石用作纸浆H2O2漂白的稳定剂奠定了基础。
钱学仁等对改性蛋白石用作纸浆H2O2漂白稳定剂的可能性进行了考察，结果表明，纸浆H2O2漂白过程中采用改性蛋白石替代Na2SiO3作稳定剂是可行的。在工艺条件为：浆浓10 %， H2O23%， NaOH1.5%，改性蛋白石3%，时间60 min，温度70℃以上时，在相同用量下，麦草浆和脱墨浆的白度均可提高300(ISO)以上。
（3）建筑行业
蛋白土为无机矿物材料，主要成分为SiO2，同其它硅酸盐矿物一样，可用于硅质沥青的制备及硅酸盐水泥的熟料。
任元成等对蛋白土进行超细加工并经硅烷偶联剂改性处理，用于基质沥青改性，结改性后的沥青，具有与热塑性SBS改性沥青路而面相当的路用性能，可提高路面高温抗车辙性、抗水损坏、低温抗裂性和抗老化性，延长路面使用寿命，施工简便。混合料试验结果能满足行《规范》要求，可在不同的气候条件、交通条件、公路等级、路面类型中使用，且路而成本造价低。于漧等[4]将蛋白土掺在水泥熟料中，它加速了水泥的水化反应，生成更多的C-S-H凝胶，改善了水泥石的孔结构，提高了水泥石与碎石间的粘结强度。在ISO火山灰活性图中，水化7d的试验点均落在Ca(OH)2饱和曲线的下方，且离曲线的位置很远，是优质水泥混合材。与沸石相比，其用量比沸石少。
（4）无机填料
我国蛋白石资源丰富，蛋白石作为填料与其它已广泛应用于聚合物领域中的填料相比，具有独特的优势。
黄海等通过对蛋白石的组成及物性的分析，研究了蛋白石在不同粒径、含量及不同表面处理剂处理等条件下对填充高密度聚乙烯(HDPE)的力学性能的影响。结果表明：蛋白石经硬脂酸处理后，高目数的蛋白石填充聚乙烯体系在拉伸强度变化不大的情况下，冲击强度有显著的提高。在与碳酸钙填充高密度聚乙烯进行相同工艺条件下的对比中，蛋白石填充体系在大幅度提高材料的冲击性能的同时，仍具有比碳酸钙填充体系略好的拉伸性能。
（5）制取水玻璃和白炭黑
蛋白土是一种非晶质的硅质矿物，主要成分为SiO2•nH2O，它的结构特点决定其比晶质SiO2更容易溶于NaOH从而制得Na2SiO3，它与其它制备水玻璃和白炭黑的方法相比，具有工艺简单等优点。
郑水林等以蛋白土作为原料，采用碱溶法可制备模数为3.0~3.4的水玻璃，制备的水玻璃用酸析法可制备白炭黑。工艺特点是可以在常压下进行，不需压力容器，反应时间较短，能耗较低。制备出的水玻璃通过浓缩也可达到水玻璃质量标准，可作为产品出售；白炭黑在橡胶中的应用性能良好，技术指标优于通化产通用级白炭黑，质量完全达到GB-15017-89。
（6）负离子添加剂
1983年北京大学任磊夫教授在齐嫩地区发现一种蛋白石矿物，它不仅吸附性好，而且能够释放负离子，其后，蛋白土被越来越多地用作负离子添加剂。蛋白石负离子添加剂是以蛋白石为主要原料，同时添加多种功能材料采用特殊超细加工技术得到白色，灰白色的浆体或粉体。将蛋白石微粉制备成的负离子添加剂添加到高分子材料中，可以释放负离子。
顾晓华等将蛋白石超细粉与ABS树脂制备出ABS树脂/蛋白石微粉复合材料，通过对复合材料进行电镜测试，结果表明蛋白石改善了ABS树脂的微观结构，复合材料的纹理变均匀，促进基体由脆向韧转变，起到增韧作用。同时复合材料负离子放生率大于1000个立方米，大于旷野郊区负离子浓度，将大大提高人们的生活质量。
2. 结论
蛋白土矿物作为一种储量丰富的硅质矿产，在工业生产的各领域已经得到广泛应用。其主要应用为助滤剂和脱色吸附剂、纸浆漂白的稳定剂、建筑行业中硅酸盐水泥的熟料、无机填料、制取水玻璃和白炭黑及负离子添加剂。
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