Технология приготовления глинистого минерально-органического полимерного композиционного бактерицидного материала
Среди новых бактерицидных материалов на основе глинистых минералов сами глинистые минералы в основном используются в качестве носителей для загрузки бактерицидных веществ (таких как металлы, оксиды металлов, органические вещества), и их бактерицидная способность пока ограничена. Для получения модифицированных глинистых минералов используются различные методы, а композиты, изготовленные из глинистых минералов и других материалов, могут быть использованы в качестве новых бактерицидных материалов для оказания бактерицидного действия на различные бактерии.
Глинистые минералы могут повышать бактерицидную способность с помощью различных методов модификации (включая термическую модификацию, кислотную модификацию, неорганическую модификацию металлов или оксидов металлов, органическую модификацию и композиционную модификацию и т. д.). Увеличивается площадь поверхности, улучшается минеральная пористость и дисперсность, улучшается общая термическая стабильность и механическая прочность материала. Глинистые минералы, используемые для модификации и приготовления бактерицидных материалов, в основном представляют собой монтмориллонит, каолинит, галлуазит и вермикулит. широко используется благодаря своей адсорбционной способности.
Под приготовлением глинистых минералов-органополимерных бактерицидных материалов обычно понимают добавление органически модифицированных глинистых минералов в органополимерную матрицу для усиления физико-химических свойств и бактерицидной активности материалов. Такие материалы в основном используются для изготовления антибактериальных хлопчатобумажных салфеток, ватных дисков и пленок из нановолокна. и т. д., глинистые минералы используются в качестве наполнителей в композитах для повышения термической и механической стабильности наноматериалов, а глинистые минералы обычно находятся в наномасштабе.
Ввиду плохой совместимости глинистых минералов с органическими молекулами для модификации глинистых минералов часто используют органические соединения, чтобы повысить дисперсность глинистых минералов в органических растворителях и обеспечить высокую совместимость последующих органических соединений с модифицированными глинистыми минералами. секс. Органическая модификация часто использует анионные и катионные поверхностно-активные вещества (наиболее распространены соли четвертичного аммония и гибридные соединения), изменяя поверхностные свойства глины (изменение поверхностных электрических свойств и поверхностной гидрофобности) или вводя органические вещества в прослойку (увеличивая прослойка). домены и становятся гидрофобными между слоями) для достижения модификации. Используемая органическая полимерная матрица в основном включает полипропилен, полиэтилен, полиэтилентерефталат, полиуретан, полистирол, полиамид, полиолефин и т.п. Биополимеры, такие как целлюлоза, крахмал, пластмассы, полученные из кукурузы, полимолочная кислота и т. д., привлекли внимание из-за их экологичности и возобновляемости.
Благодаря высокой совместимости органомодифицированных глин и полимеров органомодифицированные глины стали идеальными материалами для улучшения свойств полимерных матриц и широко используются в качестве прекурсоров для бактерицидных материалов. На свойства композиционных бактерицидных материалов влияет размерная шкала различных компонентов и степень смешивания между несколькими фазами. В процессе приготовления обычно образуются три типа интеркалированных композиционных материалов, глинисто-расслоенных композиционных материалов и флоккулированных композиционных материалов.
В интеркалированных нанокомпозитах фрагменты полимерной цепи регулярно вставляются между слоями глины. В эксфолиированных нанокомпозитах отдельные слои структурных единиц глины относительно равномерно разделены в непрерывной полимерной матрице, а слои структурных единиц глины полностью расслоены в полимерной матрице. Флокулированный нанокомпозит относится к явлению «флокуляции», аналогичному взаимодействию гидроксилированных краев между слоями структурных единиц глинистого минерала, межслоевая область уменьшается, а полимер и глинисто-минеральная фаза в определенной степени разделяются.
Изучение бактерицидной активности нанокомпозитов монтмориллонит-хитозан, содержащих медь. Синтез композита осуществляется методом ионного обмена путем помещения монтмориллонита в среду, содержащую сульфат меди. Уровень летальности бактерицидного материала для кишечной палочки достигает 99,98%, и все золотистые стафилококки погибли после обработки материалом.
Применение и рыночные перспективы кремнезема в пищевой и косметической промышленности
Силикагель — это безопасная и экологически чистая ежедневная химическая добавка, обладающая лучшими характеристиками в высокотехнологичных приложениях. Например, в качестве силикагеля в пиве в продуктах питания для улучшения вкуса и в качестве средства против слеживания в косметике он безвреден для окружающей среды.
Регулирующие органы в разных странах сертифицировали диоксид кремния как безопасную и безвредную добавку. Регулирующие органы в Европе, Соединенных Штатах и Организации Объединенных Наций одобрили диоксид кремния в качестве добавки для использования в пищевых продуктах и других областях. Исследование, проведенное в 2006 году Европейским центром экотоксикологии и токсикологии химических веществ (ECETOC), показало, что вдыхание человеком диоксида кремния через рот, кожу или глаза практически нетоксично и не оказывает существенного влияния на качество окружающей среды.
1. Применение и замена кремнезема в пищевой промышленности
Силикагель обладает превосходными свойствами: нетоксичностью, безвредностью, стабильностью и большой удельной поверхностью, что точно соответствует характеристикам пищевых антислеживающих агентов и адсорбентов, а также является более качественным и эффективным, чем оригинальные продукты.
В области поваренной соли диоксид кремния не только нетоксичен, но также обладает высокой устойчивостью к слеживанию, что превосходит ферроцианид калия и цитрат железа-аммония, и может использоваться в качестве зеленого и здорового средства против слеживания в таблице. солевые продукты. .
В области напитков, таких как пиво и фруктовые соки, кремнезем может агглютинировать мутные вещества и оказывает осветляющее действие. Он может эффективно удалять мутные белки из пива, не влияя на качество пивных продуктов, а потери пива во всем процессе очень малы. По сравнению с другими фильтрующими добавками он имеет преимущества меньшей дозировки и лучшего эффекта и широко используется в пивной промышленности в качестве нового типа экологически чистого адсорбента.
В области пищевого масла добавление меньшего количества кремнезема может значительно уменьшить количество используемой активированной глины, избежать слишком светлого цвета пищевого масла, не только может получить подсолнечное масло более высокого качества, но и помочь предприятиям сэкономить производственные затраты.
2. Применение и замена кремнезема в области косметики.
Пластиковые микрогранулы были запрещены к производству из-за экологических проблем, а кремнезем широко используется в качестве превосходного ингредиента в косметике. Силикагель является ингредиентом продуктов личной гигиены, таких как косметика и солнцезащитные кремы, GRAS (общепризнанный безопасным), а его сферические, малый размер частиц и пористые свойства делают его средством, препятствующим слеживанию в косметической области. А загуститель может улучшить стабильность при хранении. и дисперсия порошковых продуктов, широко используется, например, для дозирования губной помады и косметических пигментов, чтобы помочь улучшить свойства свободного растекания отбеливателя для волос и свойства покрытия лаком для ногтей.
3. Взрывной рост высокотехнологичных ежедневных химических применений диоксида кремния
Силиконовый каучук не имеет запаха и не токсичен, подходит для широкого диапазона рабочих температур, обладает хорошей изоляцией, стойкостью к окислению, светостойкостью, устойчивостью к плесени и химической стабильностью. С улучшением требований людей к качеству жизни он широко используется в ежедневном потреблении химических веществ, таких как средства по уходу за детьми. середина.
Сферы продуктов питания и косметики относительно разбросаны, а потенциальное пространство для модернизации потребления огромно. Мировой спрос на кремнезем, используемый в продуктах питания и косметике, может достигать 100 000 тонн.
Тенденция элитного пива в продуктах питания находится на подъеме, цены на продукцию постоянно растут, соответственно растут и требования потребителей к качеству и вкусу продукции. По данным японской компании Kirin Holdings (Kirin), мировое производство пива в 2018 году достигло 191,06 млрд литров. По силикагелю пива предполагается добавка 0,03%-0,06%, а мировая потребность составляет 60 000–120 000 тонн.
6 типов антипиренов, обычно используемых в полипропилене
Являясь одним из пяти пластиков общего назначения, полипропилен (ПП) широко используется во всех сферах жизни. Однако горючие характеристики полипропилена также ограничивают область его применения и препятствуют дальнейшему развитию полипропиленовых материалов. Поэтому огнестойкость модификации ПП всегда была в центре внимания.
Антипирен – это усилитель для полимерных синтетических материалов. Использование антипиренов может быть использовано для огнестойких полимерных материалов, чтобы избежать возгорания материала и предотвратить распространение огня, а также способствовать тому, чтобы синтетические материалы обладали дымоподавлением, самозатуханием и огнестойкостью. В настоящее время обычно используемые антипирены для полипропилена в основном включают антипирены на основе гидроксида металла, антипирены на основе бора, антипирены на основе кремния, антипирены на основе фосфора, антипирены на основе азота и вспучивающиеся антипирены.
1. Огнестойкий гидроксид металла
Активированный уголь в антипирене на основе гидроксида металла имеет большую удельную площадь поверхности и богат функциональными группами, которые могут хорошо сочетаться с гидроксильными группами на частицах гидроксида натрия-магния, эффективно ослабляя полярность поверхности гидроксида магния и уменьшая его появление. . Возможность агломерации улучшает совместимость гидроксида натрия-магния с полипропиленовой матрицей, благодаря чему повышаются огнезащитные свойства материала.
2. Борный антипирен
В композите ПП/БН@МГО, благодаря структуре покрытия и алкилированной модификации антипирена БН@МГО, эффективность прививки его алкильной цепи высока, а на поверхности наполнителя возможно обогащение углеродными элементами, что значительно повышает Сродство антипирена BN@MGO и полипропиленовой массы позволяет ему равномерно распределяться в полипропиленовой матрице.
3. Кремниевый антипирен
ГНЦ-Si в антипиренах на основе кремния может сохранять первоначальную трубчатую структуру в диапазоне высоких температур, а также может скручиваться с термически разлагаемой цепочкой ПП с образованием «волокнистого» плотного углеродного слоя, который эффективно ингибирует горение ПП. Тепло-, массо- и дымоперенос.
4. Антипирен фосфора
В антипиренах на основе фосфора сорбит имеет большое количество гидроксильных групп, из-за чего легко образует науглероженный слой при горении, тогда как полифосфат аммония разлагается при нагревании с образованием соединений фосфорной кислоты, что еще больше усиливает карбонизацию сорбита и образование углеродного слоя задерживается. Распространение тепла и изоляция кислорода улучшают огнезащитные свойства материала.
5. Антипирен азота
МПП будет выделять негорючие газы (в том числе NH3, NO и H2O) и некоторые фосфорсодержащие вещества при горении, тогда как АП может выделять газы фосфат алюминия Al2(HPO4)3 и фосфин (PH3) при высоких температурах, эти газы не только могут разбавлять легковоспламеняющиеся газы в воздухе, а также может выступать в качестве газового щита на поверхности материала, тем самым уменьшая горение.
6. Вспучивающийся антипирен
NiCo2O4 обладает такими преимуществами, как контролируемая морфология, большая удельная поверхность, множество активных центров, а также простые и разнообразные методы получения. Как соединение на основе никеля, NiCo2O4 обладает отличной каталитической способностью к углероду, которая не только уменьшает количество продуктов сгорания, но и улучшает огнестойкость.
Влияние содержания микропорошка кремния на свойства эпоксидных масс для электроизоляции
Эпоксидная изоляционная заливочная смесь представляет собой жидкую или вязкую смесь полимеризуемой смолы, смешанную со смолой, отвердителем, наполнителем и т. д. При температуре заливки заливочная масса имеет характеристики хорошей текучести, меньшего количества летучих веществ, быстрого отверждения и небольшой усадки после отверждения, фиксации. изоляция и другие функции в одном продукте изоляции.
Силиконовый микропорошок является одним из важных компонентов изоляционных бетонов и играет незаменимую роль в уменьшении усадки, снижении затрат и улучшении характеристик.
В настоящее время производители изоляторов стараются максимально увеличить долю содержания наполнителя, чтобы снизить себестоимость. Изоляторы со слишком высоким содержанием наполнителя сильно снизят свои изоляционные, механические свойства и срок службы, что серьезно повлияет на безопасную и надежную работу энергосистемы; изоляция деталей со слишком низким содержанием наполнителя также снизит их общие характеристики. Производители эпоксидной смолы не установили разумных правил относительно соотношения добавок наполнителей, что внесло большую путаницу в производителей эпоксидной изоляции.
Используя жидкую эпоксидную смолу на основе бисфенола А в качестве основного материала, ангидрид метилтетрагидрофталевой кислоты в качестве отвердителя, БДМА в качестве ускорителя, порошок активного кремния 400 меш в качестве наполнителя, в соответствии с различными соотношениями наполнителя, процесс APG был использован для приготовления тест-полосок. Исследовано влияние различных количеств микропорошка кремния на механическую прочность, диэлектрические свойства, коррозионную стойкость и водопоглощение эпоксидных заливочных масс. Результаты показывают, что:
(1) С увеличением содержания наполнителя в системе эпоксидной смолы диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери блока образца обычно имеют тенденцию к увеличению.
(2) Когда содержание наполнителя низкое, с увеличением пропорции сопротивление следам утечки увеличивается. Когда содержание наполнителя достигает 69,42 %, сопротивление следам протечки достигает максимума; после этого, с дальнейшим увеличением наполнителей, увеличивается сопротивление следам протечек. Стало опять хуже.
(3) Когда содержание наполнителя увеличивается до 67,26%, стойкость к щелочной коррозии начинает значительно снижаться.
(4) Механические свойства образцов вначале повышались с увеличением содержания наполнителя, а при повышении содержания наполнителя до 69,42 % механические свойства начинали колебаться.
(5) Хотя содержание наполнителя увеличивается, это может снизить скорость усадки отливки, улучшить ее теплопроводность и жесткость, повысить ее трещиностойкость и снизить производственные затраты, но слишком высокое содержание наполнителя не только ухудшит процесс, но и Также это снизит изоляционные характеристики, механическую стабильность и коррозионную стойкость продукта. Таким образом, с учетом комплексных характеристик оптимальный диапазон содержания микропорошка кремния составляет от 63% до 67%.
Применение и ход исследований гидроксидного антипирена в полиэтилене
Полиэтилен (ПЭ) представляет собой термопластичную смолу, полученную полимеризацией мономера этилена. Обладает хорошей морозостойкостью, хорошей механической прочностью и диэлектрическими свойствами. Он широко используется в кабелях, пленках, трубах, упаковке, контейнерах, медицинских приборах и других продуктах. Но кислородный индекс ПЭ составляет 17,4%, что является горючим материалом. Полиэтиленовый материал имеет высокую скорость горения, большое количество тепла/дыма, легко плавится и падает при горении, что представляет большую угрозу безопасности жизни и имущества и ограничивает использование и развитие полиэтилена. Поэтому крайне необходимо проводить огнезащитную модификацию.
Антипирены на основе гидроксидов металлов в основном представляют собой гидроксид алюминия и гидроксид магния. Магниево-алюминиевые антипирены обладают хорошей стабильностью, нетоксичностью и низким дымообразованием. В процессе горения выделяется водяной пар, который разбавляет горючий газ, отбирает часть тепла, замедляет горение и создает огнезащитный эффект. Алюминиево-магниевый антипирен может продлить время воспламенения и снизить скорость выделения тепла. Совместимость гидроксида магния с полиэтиленом плохая, а огнезащитная эффективность низкая. Требуется большое количество добавки для улучшения характеристик огнестойкости, а большое количество добавки уменьшит обработку композитных материалов. половые и механические свойства.
Гидроксид магния был модифицирован по поверхности стеаратом натрия и полиэтиленгликолем в качестве модификаторов, и были приготовлены огнезащитные композиты из полиэтилена высокой плотности. Исследования показывают, что при добавлении модифицированного гидроксида магния в количестве 30 % прочность на растяжение композитного материала HDPE/гидроксида магния составляет 12,3 МПа, гидроксид магния имеет хорошую совместимость с HDPE, а предельный кислородный индекс увеличивается до 24,6 %. огнезащитные характеристики улучшились меньше.
Слоистый двойной гидроксид будет выделять CO2 и H2O при разложении, разбавлять и блокировать кислород, благодаря чему он обладает хорошим огнезащитным эффектом и может заменить галогенсодержащие и фосфорсодержащие антипирены.
Огнезащитные композиты гидроксид алюминия/Mg-Fe-LDH/HDPE были приготовлены с использованием гидроксида алюминия и двойного гидроксида магния-железа (Mg-FeLDH) собственного производства в качестве антипиренов. Исследование показало, что гидроксид алюминия и Mg-Fe-LDH могут эффективно ингибировать выделение CO и выделение тепла при горении композитных материалов (ПЭВП1, ПЭВП2, ПЭВП3), что затрудняет воспламенение ПЭВП. Когда общее количество антипиренов составляет 40% (2% Mg-Fe-LDH, HDPE2), композиты HDPE обладают хорошими антипиреновыми свойствами.
Композиты HDPE были приготовлены с гидроксидом алюминия, вспученным вермикулитом и триоксидом сурьмы в качестве антипиренов. Исследование показало, что при соотношении гидроксид алюминия/вспененный вермикулит 3:2 механические свойства композиционного материала были лучше, а показатели дымоподавления и огнестойкости достигли уровня ФВ-0. При общем количестве гидроксида алюминия и вспученного вермикулита 50 % предельный кислородный индекс сначала увеличивается, а затем снижается с увеличением гидроксида алюминия, и оптимальное соотношение составляет 3∶2.
Исследовано влияние гидроксида магния и бората цинка на огнезащитные свойства линейного полиэтилена низкой плотности и сополимера этилена и этиакрилата. Было обнаружено, что с увеличением соотношения гидроксида магния и бората цинка огнезащитные характеристики композиционного материала улучшаются. Когда добавленное количество гидроксида магния составляло 65%, огнезащитные характеристики были лучшими, достигая уровня UL94V-0.
Исследовано влияние гидроксида магния на огнезащитные свойства линейного полиэтилена низкой плотности. Когда дозировка гидроксида магния достигает 70%, предельный кислородный индекс достигает 31,4%, что примерно на 71% выше, чем у чистого материала, а испытание на вертикальное горение достигает уровня V-0.
Антипирены на основе гидроксидов металлов безопасны, экологичны и недороги. При использовании отдельно огнезащитный эффект не является хорошим, и требуется большое количество добавки для улучшения огнезащитных характеристик материала, но при добавлении большого количества механические свойства будут снижены. Таким образом, направлением исследований гидроксидных антипиренов является изучение модификации поверхности и их использование в сочетании с антипиренами на основе азота и фосфора для улучшения характеристик антипирена и уменьшения количества добавки.
Как модифицировать поверхность нанооксида цинка?
Оксид наноцинка представляет собой новый тип функционального тонкого неорганического химического материала. Благодаря небольшому размеру частиц и большой удельной поверхности он обладает уникальными физическими и химическими свойствами в химическом, оптическом, биологическом и электрическом аспектах. Он широко используется в антибактериальных добавках, катализаторах, резине, красителях, чернилах, покрытиях, стекле, пьезоэлектрической керамике, оптоэлектронике и повседневных химикатах и т. Д., Развитие и использование широких перспектив.
Однако из-за большой удельной площади поверхности и удельной поверхностной энергии нанооксида цинка полярность поверхности сильная, и его легко агломерировать; его нелегко равномерно диспергировать в органических средах, что сильно ограничивает его наноэффект. Поэтому диспергирование и модификация поверхности порошка нанооксида цинка стали необходимым методом обработки перед нанесением наноматериалов в матрицу.
1. Модификация поверхностного покрытия из нанооксида цинка
В настоящее время это основной метод модификации поверхности неорганических наполнителей или пигментов. Поверхностно-активное вещество используется для покрытия поверхности частиц, чтобы придать новые свойства поверхности частиц. Обычно используемые модификаторы поверхности включают силановый связующий агент, титанатный связующий агент, стеариновую кислоту, силикон и т. д.
Ван Гохонг и др. использовали лаурат натрия для модификации поверхности нанооксида цинка. В условиях, когда количество цитрата натрия составляло 15%, значение рН составляло 6, а время модификации составляло 1,5 часа, липофильность модифицированного нанооксида цинка улучшалась. Химическая степень достигает 79,2%, хорошо диспергируется в метаноле и ксилоле. Чжуан Тао и др. использовали титанатный связующий агент для модификации поверхности нанооксида цинка. Когда количество титаната составляло 3%, температура составляла 30°С, а время перемешивания составляло 90 минут, индекс активации нанооксида цинка мог достигать 99,83%. Когда модифицированный нанооксид цинка наносится на натуральный каучук, его tst и t90 увеличиваются, а прочность на растяжение, удлинение при разрыве и гибкость при изгибе улучшаются.
2. Механохимическая модификация нанооксида цинка
Это метод использования измельчения, трения и других методов для активации поверхности частиц механическим напряжением для изменения кристаллической структуры поверхности и физико-химического строения. В этом методе молекулярная решетка смещается, внутренняя энергия увеличивается, а поверхность активного порошка реагирует и присоединяется к другим веществам под действием внешней силы, чтобы достичь цели модификации поверхности.
Молекула стеариновой кислоты химически связана на поверхности оксида цинка, кристаллическая структура оксида цинка до и после модификации одинакова, снижается агломерация его частиц, значительно уменьшается размер вторичных частиц. По измерению индекса активации и липофильности модифицированных образцов оптимальное количество модификатора составляет 10% от массы оксида цинка. Поверхность оксида цинка является липофильной и гидрофобной и обладает хорошими дисперсионными характеристиками в органических растворителях.
3. Модификация реакции осаждения нанооксида цинка
В этом методе используются органические или неорганические вещества для нанесения слоя покрытия на поверхность частиц для изменения их поверхностных свойств.
В настоящее время в технологии получения нанооксида цинка были сделаны некоторые прорывы, и в Китае было создано несколько промышленных производителей. Однако технологии модификации поверхности и технологии нанесения нанооксида цинка не уделялось должного внимания, а развитие области его применения было сильно ограничено. Поэтому необходимо усилить исследования по модификации поверхности и применению продуктов из нанооксида цинка, разработать высокоэффективные продукты и расширить области применения продуктов, чтобы удовлетворить спрос на продукты из нанооксида цинка в различных областях.
Применение глинистых минеральных материалов при очистке урансодержащих сточных вод
Глинистые минералы обычно представляют собой слоистые структуры с листами кремний-кислородного тетраэдра и листами алюминиево-кислородного октаэдра, соединенными общим кислородом в разных пропорциях. Они имеют характеристики большой удельной поверхности, высокой емкости катионного обмена и способности адсорбировать тяжелые металлы и органические вещества. Адсорбция, десорбция и осаждение ионов урана на поверхности с переменным зарядом могут контролировать миграцию и обогащение элементов урана. Это идеальный адсорбционный материал для адсорбции обогащения урана в растворе, а также для удаления и переработки урана в сточных водах.
1. Каолиновые материалы
Являясь одним из наиболее важных глинистых минералов в природной среде, каолин играет ключевую роль в фиксации и замедлении переноса загрязнения. В последние годы отправная точка исследований адсорбции ионов уранила на каолине основана на существовании функциональных групп на поверхности каолина, способных реагировать с ионами уранила. Материалы с лучшими адсорбционными свойствами, полученные модифицированием каолином, являются адсорбционными материалами урана. Одно из основных направлений исследований в будущем.
2. Материалы из аттапульгитовой глины
Аттапульгит имеет уникальную кристаллическую структуру слоистых цепочек, тонкие волокна, пористость, большую площадь поверхности и хорошие адсорбционные характеристики. Содержащийся в аттапульгите Si4+ замещается Al3+, а возникающий остаточный отрицательный заряд позволяет ему адсорбировать ионы тяжелых металлов и радионуклиды из водного раствора.
Встречающаяся в природе аттапульгитовая глина наделена уникальными свойствами композиционных материалов за счет обработки активацией или модификацией, которая может широко использоваться при очистке экологических сточных вод, а удаление, обогащение и утилизация радионуклида урана обеспечивает недорогой материал для адсорбции и разделения.
3. Монтмориллонитовые материалы
Монтмориллонит обладает преимуществами большого расширения, высокой емкости ионного обмена и способности адсорбировать большое количество урана. Однако природный монтмориллонит не эффективен при очистке урансодержащих сточных вод, и его адсорбционная емкость и адсорбционная эффективность могут быть улучшены путем модификации.
4. Галлуазитовые материалы
Галлуазит – природный глинистый минерал с уникальной структурой, экологичностью, низкой стоимостью и доступностью. Используя его уникальные структурные характеристики и адсорбционные характеристики, можно получить композиционные материалы с эффективной адсорбцией урана. Он играет очень большую роль в области материалов для адсорбции урана. потенциал.
5. Иллитовые материалы
Иллит – это стабильный, недорогой глинистый минерал с высокой несущей способностью. Это хороший адсорбент и может удалять тяжелые металлы в растворе. Иллит также является полезным материалом-носителем, который может уменьшить эффект агрегации и улучшить его характеристики. Это эффективный и превосходный материал для адсорбции урана благодаря своей активности и пропускной способности.
Четыре основные технологии модификации гидроталькита
Гидроталькит (слоистые двойные гидроксиды, LDH) представляет собой слоистый неорганический функциональный материал-носитель, межслоевые анионы взаимозаменяемы, а количество и тип можно стратегически регулировать в соответствии с фактическими потребностями. Настраиваемые характеристики денатурации этого состава и структуры СДГ делают их одним из материалов с исследовательским потенциалом и перспективами применения в области промышленного катализа, фотоэлектрохимии, высвобождения лекарств, модификации пластмасс и очистки сточных вод.
Поскольку СДГ являются высокогидрофильными неорганическими веществами, а расстояние между слоями ламеллярной структуры невелико, совместимость с полимерами плохая, а наноразмерную дисперсию СДГ достичь непросто. Кроме того, обмен анионами между слоями СДГ придает модифицированным СДГ специфические функциональные свойства. Поэтому СДГ необходимо модифицировать для улучшения межфазных свойств и расширения области применения.
Существует много методов модификации СДГ, и подходящий метод может быть выбран в соответствии с требуемыми свойствами и областями применения синтетических материалов. Среди них наиболее часто используемые методы, в основном, включают метод соосаждения, метод гидротермального синтеза, метод ионного обмена и метод восстановления путем обжига.
1. Метод соосаждения
Соосаждение является наиболее часто используемым методом синтеза ЛДГ. Добавьте смешанный водный раствор, содержащий определенную долю катионов двухвалентных и трехвалентных металлов, в щелочной раствор, контролируйте значение pH системы, поддерживайте определенную температуру, реагируйте при постоянном и быстром перемешивании, пока раствор не выпадет в осадок, и продолжайте старение осадка. в течение периода времени, а затем фильтруют, промывают и сушат, чтобы получить твердые СДГ. Обычно в качестве солей металлов можно использовать нитраты, хлориды, сульфаты и карбонаты, а обычно используемые щелочи можно выбирать из гидроксида натрия, гидроксида калия и аммиачной воды. Метод соосаждения имеет преимущества простого технологического процесса, короткого периода синтеза, легкого контроля условий и широкого диапазона применения. Различные составы и типы СДГ могут быть получены с использованием различных анионов и катионов.
2. Гидротермальный метод
В целом гидротермальный метод не требует высокотемпературной обработки и позволяет контролировать кристаллическую структуру продукта для получения СДГ с ярко выраженной слоистой структурой. Смесь помещали в автоклав и при определенной температуре проводили статические реакции разной продолжительности для получения СДГ.
3. Ионообменный метод
Метод ионного обмена заключается в замене межслоевых анионов существующих СДГ другими гостевыми анионами для получения нового типа соединения гостевых СДГ. Количество и тип анионов между слоями можно регулировать в соответствии с желаемыми свойствами. Анион-гость, обменная среда, pH и время реакции оказывают большое влияние на процесс ионного обмена.
4. Метод восстановления обжарки
Метод восстановления обжарки делится на два этапа. Сначала СДГ прокаливали при высокой температуре при 500–800 °C, а межслойные молекулы CO32-, NO3- или других органических анионов могли быть удалены после процесса прокаливания. Ламеллярная структура разрушилась с получением слоистых двойных оксидов (LDO). Затем, в соответствии с эффектом памяти LDO, он поглощает анионы, превращаясь в LDH в водном растворе. Преимущество метода извлечения прокаливанием состоит в том, что желаемый анионный гидротальцит может быть получен целенаправленно, он может исключить конкуренцию с органическими анионами, повысить кислотостойкость и применяться в более широком диапазоне рН. Следует также учитывать, что слишком высокая температура прокаливания может разрушить слоистую структуру гидроталькита. Кроме того, следует обратить внимание на концентрацию анионных сред во время восстановления.
Значение и использование четырех основных неметаллических минералов кварца, графита, флюорита и пирофиллита.
Почти все стратегические развивающиеся отрасли более или менее связаны с неметаллическими полезными ископаемыми и их продуктами, особенно в промышленности новых материалов графит, флюорит, пирофиллит, кварц и их продукты играют незаменимую и важную вспомогательную роль. Неметаллические полезные ископаемые, такие как графит и флюорит, включены в список «стратегических полезных ископаемых» или «ключевых полезных ископаемых» Китая, Японии, Австралии и других стран, а Соединенные Штаты внесены в список «кризисных полезных ископаемых».
1. Кварц высокой чистоты
Кварц высокой чистоты обладает превосходными физическими и химическими свойствами. Кварцевый песок высокой чистоты в основном используется в таких отраслях, как кварцевое стекло и интегральные схемы. Его высокотехнологичная продукция широко используется в информационных технологиях нового поколения, производстве высокотехнологичного оборудования, новых материалов и других отраслях промышленности. Кварц всегда существовал как материал стратегического значения, а со времен Второй мировой войны электронные компоненты телефонов связи и военных беспроводных телефонов изготавливались из кварца. Всемирно признанное кварцевое сырье высокой и сверхвысокой чистоты является важной основой современной высокотехнологичной продукции и необходимым условием устойчивого развития высокотехнологичной продукции страны. В Германии кварцевое сырье сверхвысокой чистоты было внесено в список стратегических материалов, и его экспорт был ограничен.
Применение кварца высокой чистоты в стратегических развивающихся отраслях:
Новое поколение информационных технологий; Производство высокотехнологичного оборудования; Новые материалы; Новая энергия.
2. Графит
Графит всегда был незаменимым и важным стратегическим ресурсом для развития военной и современной промышленности. Графит в основном используется в производстве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, новых силовых аккумуляторов, суперконденсаторов и т. Д. В автомобильной промышленности с новой энергией; в новой энергетике он в основном используется для производства солнечных батарей. , Аккумуляторы энергии ветра; в производстве высокотехнологичного оборудования он в основном используется для производства уплотнительных материалов и замедлителей нейтронов; в отраслях информационных технологий нового поколения он используется для производства накопителей высокой энергии, ключевых электронных материалов и т. д. Разработка и использование графена подняли использование графита на новый уровень. В будущем графит и его продукты будут широко использоваться в аэрокосмических спутниках, смартфонах, планшетных компьютерах, гибридных транспортных средствах, электромобилях, солнечных элементах и других областях, став новым стратегическим материалом. Китай, Япония, Европейский союз, Индия, Великобритания, Австралия, ОЭСР и другие страны последовательно издали промышленную политику по разработке графита, в которой графит рассматривается как «ключевой минерал» или «стратегический минерал», а Соединенные Штаты называет графит «кризисным минералом».
Применение графита в стратегических развивающихся отраслях:
Производство высокотехнологичного оборудования; Новая энергия; Новые энергетические автомобили; информационные технологии нового поколения; Новое материальное поле; Биология.
3. Флюорит
Флюорит, также известный как флюорит, в основном состоит из фторида кальция (CaF2). Флюорит — это дефицитный ресурс мирового класса, похожий на редкоземельные элементы. Китай, Соединенные Штаты, Европейский Союз, Япония и другие страны перечисляют флюорит как «стратегический минерал» или «ключевой минерал», а Соединенные Штаты перечисляют флюорит как «кризисный минерал». Флюорит является фторсодержащим сырьем, а фторсодержащие материалы являются одним из новых химических материалов. Фторсодержащие химические продукты обладают высокими эксплуатационными характеристиками и высокой добавленной стоимостью. Помимо того, что они широко используются в промышленных секторах и повседневной жизни, их продукты и материалы также широко используются в новых стратегических отраслях, таких как новая энергетика, биология, энергосбережение и защита окружающей среды, а также в транспортных средствах на новых источниках энергии. индустрия технологий.
Применение флюорита в стратегических развивающихся отраслях:
Новая энергия; Новые энергетические автомобили; Биология; Энергосбережение и защита окружающей среды; Новый материал.
4. Пирофиллит
Пирофиллит представляет собой слоистый силикатный минерал с химической стабильностью, низким тепловым расширением, низкой теплопроводностью, низкой электропроводностью, высокими изоляционными свойствами, высокой температурой плавления и хорошей коррозионной стойкостью. Пирофиллит является одним из важных сырьевых материалов для производства функциональной керамики (сверхтвердая керамика, сверхвысокая пьезоэлектрическая керамика), экологически чистых новых огнеупоров, высокоэффективных стеклянных волокон, сверхтвердых материалов (синтетический алмаз) и т.д. лопаточных материалов и новых функциональных материалов.
Применение пирофиллита в стратегических развивающихся отраслях:
Производство высокотехнологичного оборудования; новая энергия; новый материал; биология.
Что мешает процессу очистки высокочистого кварцевого песка?
Подготовка кварца высокой чистоты осуществляется в основном путем химического синтеза, обработки природных кристаллов и глубокой очистки кварцевых минералов. Однако, поскольку подготовка химического синтеза и обработка природных кристаллов ограничены сырьем, стоимостью, производительностью и т. д., это сложно для крупномасштабного промышленного применения. Таким образом, получение высокочистого кварца путем обработки минералов находится в центре внимания исследований и приложений в прошлом и настоящем.
Процесс очистки высокочистого кварца сначала измельчает жильный кварц или кварцит до требуемого размера частиц и удаляет некоторые примеси, а затем отделяет или растворяет примеси физическими и химическими средствами. Весь процесс очистки можно просто обобщить как три процесса: предварительная обработка, физическая обработка и химическая обработка, и, в частности, используются различные методы обогащения, такие как дробление, измельчение, просеивание, магнитная сепарация, травление и хлорирование. Соответствующий процесс очистки кварца разработан в соответствии с составом и качеством исходной руды: кварцевая руда с высоким содержанием натрия должна быть прокалена при высокой температуре, а карбонатные минералы с высоким содержанием кальция и магния должны быть предварительно обработаны соляной кислотой.
В частности, три основных этапа очистки кварцевого песка высокой чистоты заключаются в следующем:
(1) Ссылка на предварительную обработку. Целью стадии предварительной обработки является предварительное просеивание примесей или измельчение кварцевого сырья до требуемого размера частиц, способствующего выделению примесей и последующей переработке. Как правило, используются механическое дробление, электрическое дробление, оптическая сортировка, ультразвуковое дробление, дробление термическим ударом и другие методы обработки.
(2) Стадия физической обработки. Физические методы обогащения в основном включают измельчение, разделение по цвету, магнитную сепарацию, флотацию и другие методы, которые обычно используются для обработки примесей сопутствующих минералов в кварце.
(3) Стадия химической обработки. По сравнению с физическим обогащением химическая обработка более эффективна для удаления примесей, а преимущества глубокого проникновения в микротрещины и границы зерен позволяют лучше справляться с включениями и примесями решетчатого типа. Травление, выщелачивание и термическое хлорирование являются тремя основными процессами химической обработки.
Что касается примесей, которые труднее всего очистить?
В кварце много видов примесных элементов. Содержание каждого примесного элемента в кварце по-разному влияет на очистку и обработку. Поэтому необходимо учитывать верхний предел содержания основных примесных элементов, а не просто устанавливать верхний предел общего количества. Природные кристаллы кварца часто образуются вместе с различными минералами, такими как хлорит, рутил, турмалин, кальцит, флюорит, мусковит, биотит, сфалерит, гематит, пирит, эпидот, кордиерит, полевой шпат, амфибол, гранат, пироксен, топаз, ильменит. глинистые минералы и др., эти минералы являются основным источником примесей в твердых включениях кварца.
Fe: для различных форм примесей железа различные методы обогащения и очистки, такие как просеивание, классификация, скруббер, химическое кислотное выщелачивание, флотация, гравитационное разделение, магнитное разделение и микробное выщелачивание, могут эффективно очищать примеси железа.
Al: Примеси алюминия в кварцевой руде в основном существуют в виде полевого шпата, слюды и глинистых минералов, которые можно удалить с помощью методов очистки и сортировки обесшламливания. Для алюминийсодержащих минералов в форме полевого шпата эффективное отделение от кварца всегда было трудным моментом в обогатительной промышленности, особенно разделение полевого шпата и кварца. Поскольку они принадлежат к каркасным силикатным минералам с очень похожими физическими свойствами, их нельзя разделить с помощью гравитационного разделения и магнитного разделения. Наиболее эффективным методом является флотация, а при глубокой очистке применяют также смешанное кислотное выщелачивание.
Поэтому некоторые ученые судят о том, можно ли использовать природный кварц в качестве кварца высокой чистоты, по содержанию Al и Ti в кварце. Обычно содержание Al и Ti в кварце относительно велико, и их трудно удалить простым процессом очистки, а тонкая очистка увеличивает стоимость производства. Поэтому содержание Al и Ti в кварце является основным фактором, ограничивающим чистоту кварца. Соответственно, при содержании Al и Ti в кварце менее 25 мкг/г и 10 мкг/г природного кварца соответственно его можно отнести к категории высокочистого кварца.
Таким образом, мы считаем, что технологический процесс очистки высокочистого кварцевого песка не сложен, но трудно идентифицировать руды и добиться окончательной очистки от некоторых примесей с помощью комбинированных процессов, особенно для удаления некоторых конкретных элементов.