本标准适用于以膨润土为原料制得的活性白土。该产品主要用于石油加工产品(润滑油、石蜡,凡士林)和工业用动植物油脱色精制。在化学工业上用作吸附剂和催化剂载体。
酸活化反应,实际上是一个溶解杂质,离子交换以及部分结构破坏的过程。在酸活化过程中,一些如碳酸盐类等可被酸溶解的杂质矿物溶解后,提高了原料中蒙脱石的含量;小半径高活性的H+取代蒙脱石层间可交换阳离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等,改变蒙脱石矿物晶体的表面积电位,增加其吸附性能;在不改变蒙脱石层状结构骨架的情况下,强酸将蒙脱石八面体层边缘的部分Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+,以及四面体层中边缘部分的Si4+溶出,使蒙脱石晶格“松解”,晶体层两端孔道增大,增加其比表面积,可从原土80m2/g增至200-400m2/g。因此,经酸溶化处理的膨润土具有较强的化学活性和吸附性。
目前,国内外生产活性白土的工艺有3种:湿法、干法、半湿(或半干)法。
湿法生产的活性白土的脱色力和活性度等指标均较高,质量稳定,目前国内大多采用该工艺。
(1)原料准备
将膨润土(一般为钙基膨润土)干燥至水分小于15%,去除夹石,粉碎至147-74μm,己经风化的膨润土不必粉碎。如含砂量大,需去除砂粒。
(2)酸化
通常用盐酸或硫酸活化,也可能用有机酸。对于含方解石的膨润土,最好采用盐酸活化。在膨润土浆料中加入一定量的酸,加温搅拌一定时间。
影响活化效果的主要因素是酸的用量、矿浆浓度、活化时间、温度以及搅拌条件等。酸的用量一般约为300-600kg/1000kg膨润土;水土比通常为0.8-1:1,活化温度50-100℃;反应时间视操作条件而定,一般为2-8h;活化时需要不断搅拌。
(3)洗涤
活化完毕,要多次洗涤直到洗液呈中性为止。由于膨润土粒度细,不易沉降,为加速沉降,可加入适量高效絮凝剂。
(4)过滤
采用压滤或真空吸滤工艺脱除洗涤后的活性白土浆液中的大部分水分。
(5)干燥
通常要求干燥后产品的水分小于8%。
(6)磨粉
一般使用雷蒙磨、振动磨等将干燥后的活性白土磨细至74μm。如果干燥后的产品为粉体产品,则可以不再粉磨。
干法工艺的前面作业与湿法相同,但脱酸是用焙烧挥发,没有洗涤作业。干法生产节水,并避免了含酸废水排放,但产品中的水溶性杂质,如Al、K、Na、Ca、Mg、Fe等盐类没有除去,影响产品质量。
半湿法生产活性白土是利用5%的硫酸水溶液,在高压釜中,于200-250℃和1.5-2.0MPa(15-20大气压)下活化膨润土4h。由于所用的酸浓度低,洗涤产品耗水少,但是其高温高压操作困难,限制了该法的推广应用。
活性白土生产的关键技术:
(1)对膨润土原土有一定的选择性,并非对所有不同类型的膨润土都能生产出脱色率≥90%的高效活性白土,即另有一些类型的膨润土只能生产出脱色率≥80-85%的普通活性白土或半高效活性白土。活性度指标暂时还达不到H型(高活性度活性白土)对活性度的要求。因而它的使用范围受到了一些限制。
(2)酸性废水的处理。
(3)吸油率大。活性白土脱色使用量为油重的2%-5%。使用白土对油脂进行脱色,不可避免的要夹带油,夹带量一般为活性白土量的20%-50%,从而增加了炼耗和成本。
目前,少数企业采用浸出法从活性废白土中将油分离出来,但分离后的油品由于白土的作用,色泽为乌黑,无法脱色出好的颜色。因此,国内油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。
目前,活性白土主要应用于食用油脂脱色、化工产品精制、环保、催化等领域。
(1)食用油脂的脱色
活性白土可除去油中的色素、过氧化物、微量金属、残皂和磷脂等,并可防止成品油的回色,提高货架期,被国内外广泛用于各类植物油、动物油和矿物油的脱色精制。
活性白土对油脂的脱色效果有很多影响因素,主要有:活性白土的质量及添加量;脱色温度;脱色压力;搅拌强度;脱色时间。此外,还受脱色油品种和质量的影响,如油的沸点范围、油的精炼方法、油酸败的程度等。
(2)化工产品的精制
利用活性白土吸附能力强,不与化学物质发生反应等特点,可用于化工产品精制,如润滑油、固体石蜡、乙醇、硫磺等。化学反应常伴随着副反应,也有杂质生成,它们的存在影响产物的性能,精制是必须的一道工序。
在精制化工产品过程中,主要是利用活性白土的强吸附性能除去杂质,吸附一般为物理吸附,但也有可能伴有化学吸附。活性白土因为离子交换带负电荷,可以除去产物中的阳离子。所以活性白土是一种理想的吸附剂用于化工产品的精制。
(3)活性白土在环境保护中应用
活性白土可用于三废治理,去除废水中颜色、混浊物、重金属离子、怪味,吸附油污,处理硫酸生产中的尾气等。
活性白土在处理污水在得到了很好的应用。活性白土在酸化时形成的微孔网格结构可以搭载不同的化学物质,可以除去不同污染源的污水。由于活性白土晶胞带有负电荷,具有吸附阳离子的性能。活性白土对除去水中的有机和无机污染物有着较高的化学和生物稳定性。活性白土是一种绿色产品,可以再生利用,不会造成环境污染。
(4)催化
活性白土作为一种催化剂,可用于烃类催化裂化和其它反应的固体酸催化。由于活性白土本身就是一种催化剂,通过加载其它催化剂,可获得更好的催化效果。
(5)颗粒白土
颗粒白土是活性白土经过一定的化学和物理处理得来的,吸附能力更强,具有更多的毛细孔道,因此比表面更大,吸油率小等优点,它比活性白土更加实用,具有非常广泛的应用,有取代活性白土的趋势。
(6)无碳复写纸生产
活性白土还有一个重要的应用就是生产无碳复写纸。日常办公的日益规范化,对复写纸要求越来越高,以前的涂蜡复写纸因复写不清晰,效率不高等已经逐渐被无碳复写纸替代。无碳复写纸是在活性白土中加入粘合剂、分散剂、助剂等制成显色涂料制成的,可用于生产各种发票、计算机记录纸、帐单、信用卡。它较之涂蜡复写纸有字迹清晰鲜艳、使用便捷、效率高、套记准确、保密性好等特点。
(7)其他方面应用
活性白土除了以上几种重要的应用之外,还可用于高温聚合剂,水分干燥剂,废润滑油的再生,橡胶的补强剂[,涂料的生产,维生素A、B的吸附剂,在国防、医学卫生上,还可制成防化吸毒剂、解毒剂等。
膨润土是我国的优势资源,储量居世界第一位,但开发利用起步较晚,深加工技术落后、产品质量差、生产规模小,国内油脂脱色等部门用的优质活性白土尚需从国外进口。
随着对活性白土研究的不断深入,制备工艺不断改进,更多结构各异、性能优良、应用更广的活性白土产品将实现产业化、商品化。