專利名稱：一種膨潤土表面修飾和插層技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種表面修飾和插層技術(shù)，尤其是涉及到一種膨潤土的表面修飾和 插層技術(shù)。
背景技術(shù)：
非金屬礦產(chǎn)品因具有多種獨特的優(yōu)異性能如潤滑性、吸附性、膨脹性等物理性能 而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、輕工、冶金、化工、建材、機械、國防、環(huán)保等工業(yè)部門。在飼料行業(yè)，目 前國內(nèi)外通常采用一些非金屬礦物來吸附飼料中的有害物質(zhì)或者動物腸道中的一些毒性 物質(zhì)或致病菌等等，這些天然非金屬礦物包括膨潤土、沸石、高嶺土、伊利石、斑脫土、綠泥 石等，而膨潤土作為粘土礦物的一種，有較大的內(nèi)、外表面積，較強的吸附能力和陽離子交 換能力，在飼料中應(yīng)用比較廣泛，例如其對飼料中的黃曲霉毒素的吸附效果基本得到了肯 定(Ramos, et al,1997 ；Huwig,et al，2001)o膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，而蒙脫石是含水的層狀鋁硅酸鹽 礦物，由2個硅氧四面體層中間夾1個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體層組成，屬于2 1型的 3層粘土礦物，其組成為(Na，Ca)0.33(Al, Mg)2Si4010(OH)2 · ηΗ20，在礦物形成過程中，常會發(fā) 生同晶替代作用，晶體結(jié)構(gòu)層間存在過剩負電荷，此外，膨潤土具有很大的表面積，因而有 著較強的吸附能力和離子交換能力，這種吸附能力和離子交換能力與礦的品質(zhì)有關(guān)。我國 膨潤土資源豐富，蒙脫石含量多在60%-80%左右，但中低品位礦較吸附能力不是很強，而 且是無選擇性的吸附性能，在很多方面滿足不了多種用途的要求。當(dāng)今世界開發(fā)“資源型，，礦物材料既可擴大礦物資源的綜合利用范圍，改善礦物的 各種性能以提高其利用效率，又可大幅度降低相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域等各種行業(yè)的運作或 生產(chǎn)成本，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，對膨潤土進行適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)改性以提高 某些性能，能滿足多種用途的要求。目前在涂料、潤滑脂、油田鉆井、造紙、鑄造、石油添加劑、 浙青加工等領(lǐng)域已有一定的相關(guān)膨潤土改性處理技術(shù)，但在動物營養(yǎng)與飼料方面，幾乎還是 以使用天然膨潤土為主。綜上所述，盡管天然膨潤土對飼料中的黃曲霉毒素有一定的吸附效 果，但也存在著一些弊端，如不能同時吸附飼料中存在的多種霉菌毒素，可能吸附飼料中的營 養(yǎng)物質(zhì)或保健藥物等，因此，要提高其在飼料中的應(yīng)用效果，尤其提高其對黃曲霉毒素以外的 其它毒素的吸附能力，還需要對天然的膨潤土礦物進行針對性的修飾改性處理?！耙环N膨潤土表面修飾和插層技術(shù)”是指一種用特殊的修飾劑和插層劑對天然膨 潤土進行表面修飾和插層處理的技術(shù)，該技術(shù)獲得的特殊膨潤土層間陽離子和水分子被修 飾劑代替引起層間距變大，表現(xiàn)出更好的溶脹性和觸變性，具有優(yōu)良的吸附性能、膠體性 能、疏水親油性能等。本技術(shù)所得產(chǎn)物除了可用于飼料霉菌毒素吸附外，還可廣泛用于環(huán) 保、涂料、造紙、潤滑劑等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，該技術(shù)
3克服了普通膨潤土在飼料應(yīng)用上存在的一些弊端，尤其是提高了對飼料霉菌毒素的吸附 力，擴大了毒素吸附范圍，而且所得產(chǎn)品還能以其優(yōu)異的吸附性能應(yīng)用于環(huán)保、涂料、造紙、 潤滑劑等領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于該技術(shù)主要是以天然膨潤土為基 礎(chǔ)，對其進行表面修飾技術(shù)和插層技術(shù)。作為本發(fā)明的一種改進，所述天然膨潤土離子交換量為 50mmOl/100g--150mmOl/100g，膨潤土為鈉基膨潤土或者鈣基膨潤土或者納鈣基膨潤土。在本發(fā)明中，所述表面修飾技術(shù)主要包括以下步驟所述表面修飾技術(shù)包括以下步驟A、選擇修飾劑，選用純度為96% -100%的十六烷基氯化吡啶放入反應(yīng)釜中，再加 入去離子水；B、加熱，對反應(yīng)釜進行加熱，并設(shè)置溫度為60°C -180°C ；C、調(diào)壓，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強調(diào)整為常壓-IMPa ；D、攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)攪拌的轉(zhuǎn)速為300rpm-800rpm，攪拌時間為3_15分鐘，攪拌過程 中加入膨潤土；E、攪拌期間，每3-8分鐘用與反應(yīng)釜配套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為 2500rpm-3500rpm,剪切后進行乳化，置入沉淀器，然后進行烘干和粉碎，整個表面修飾技術(shù) 的總耗時為40分鐘-60分鐘。在本發(fā)明中，作為本發(fā)明的一種改進，攪拌過程中加入的膨潤土與十六烷基氯化 吡啶的質(zhì)量比為100 1-100 12。在本發(fā)明中，所述插層技術(shù)包括以下步驟A、選擇修飾劑，選用分子量介于25萬-30萬道爾頓的酵母β -葡聚糖放入反應(yīng)釜 中，再加入去離子水；B、加熱，對反應(yīng)釜進行加熱，并設(shè)置溫度為60°C -180°C ；C、調(diào)壓，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強調(diào)整為常壓-IMPa ；D、攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)攪拌的轉(zhuǎn)速為300rpm-800rpm，攪拌時間為3_15分鐘，攪拌過程 中加入膨潤土；E、攪拌期間，每3-8分鐘用與反應(yīng)釜配套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為 2500rpm-3500rpm，剪切后進行乳化，置入沉淀器，然后進行烘干和粉碎，整個插層技術(shù)的總 耗時為40分鐘-60分鐘。在本發(fā)明中，作為本發(fā)明的一種改進，攪拌過程中加入的膨潤土與酵母葡聚 糖的質(zhì)量比為100 2-100 10。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)采用上述方法所得物性質(zhì)發(fā)生改變，所得的特殊膨潤土顆粒間間距明顯增大， 顆粒表面由親水性變?yōu)槭杷?，因此具有良好的吸附性能和親油疏水性能，可在飼料中有 效地吸附各種霉菌毒素等有害物質(zhì)。(2)該制備工藝的所得物流散性佳，用途廣泛，適合飼料生產(chǎn)或者環(huán)保、涂料、造 紙、潤滑劑等領(lǐng)域。
(3)該制備工藝的所得物安全可靠，不具有毒副作用，可用于動物食品。


圖1 為本發(fā)明整個工藝流程圖；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出進一步的說明，所述膨潤土表面修飾和插層方法主要是通過選擇適合的天然膨潤土為基礎(chǔ)通過 添加合適的修飾劑進行表面修飾和插層，膨潤土一般可以選擇鈣基膨潤土或者鈉基膨潤土 或者納鈣基膨潤土。實施例1 技術(shù)1 生產(chǎn)表面修飾膨潤土，以鈉基膨潤土為基礎(chǔ)，首先將純度為96%的十六烷 基氯化吡啶0. Ikg置入反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜中加入去離子水100L，然后對反應(yīng)釜進行加熱， 并設(shè)置溫度為60°C，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強設(shè)置為常壓，并對反應(yīng)釜進行攪拌，攪拌時間為8分 鐘，攪拌速度為300rpm，攪拌過程中加入IOkg的鈉基膨潤土粉，攪拌期間，每隔3分鐘用與 反應(yīng)釜配套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為2500rpm，剪切時間為1分鐘，剪切后進行 乳化、置入沉淀器，最后進行烘干和粉碎，整個表面修飾技術(shù)的總耗時為55分鐘左右。技術(shù)2 生產(chǎn)插層膨潤土，以鈉基膨潤土為基礎(chǔ)，將25萬道爾頓的β -葡聚糖 0. 2kg置入反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜中加入去離子水100L，然后對反應(yīng)釜進行加熱，并設(shè)置溫度 為180°C，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強設(shè)置為常壓，并對反應(yīng)釜內(nèi)進行攪拌，攪拌時間為8分鐘，攪拌 速度為400rpm，攪拌過程中加入IOkg的鈉基膨潤土粉，攪拌期間，每隔3分鐘用與反應(yīng)釜配 套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為2500rpm，剪切時間為1分鐘，剪切后進行乳化、置入 沉淀器，最后進行烘干和粉碎，整個插層技術(shù)的總耗時為45分鐘左右。將技術(shù)1和2所得物進行混合，檢測其對黃曲霉毒素B1的吸附效果，發(fā)現(xiàn)吸附效 率有修飾插層前的83. 84%顯著提高到92. 43%。實施例2 技術(shù)1 生產(chǎn)表面修飾膨潤土，以鈣基膨潤土為基礎(chǔ)，純度為99%的十六烷基氯化 吡啶1kg，去離子水80L，溫度180°C，壓強為IMPa，攪拌時間是15分鐘，攪拌速度是800rmp， 剪切速度和時間分別是3500rpm和1分鐘，其他條件和反應(yīng)過程與實施例1中的完全相同；技術(shù)2 生產(chǎn)插層膨潤土，以鈣基膨潤土為基礎(chǔ)，30萬道爾頓的β -葡聚糖1kg，去 離子水80L，溫度60°C，壓強為IMPa，攪拌時間是15分鐘，攪拌速度是700rmp，剪切速度和 時間分別是3500rpm和1分鐘，其他條件和操作過程與實施例1中的完全相同；將技術(shù)1和2所得物混合，檢測其對黃曲霉毒素B1的吸附效果，發(fā)現(xiàn)吸附效率有 修飾插層前的83. 84%顯著提高到94. 26%。實施例3 技術(shù)1 生產(chǎn)表面修飾膨潤土，以鈉基膨潤土為基礎(chǔ)，純度為98%的十六烷基氯 化吡啶0. 8kg，去離子水100L，溫度100°C，壓強為常壓，攪拌時間是10分鐘，攪拌速度是 600rmp，剪切速度和時間分別是3000rpm和1分鐘，其他的條件和過程與實施例1中的完全 相同；
技術(shù)2 生產(chǎn)插層膨潤土，以納基膨潤土為基礎(chǔ)，28萬道爾頓的β -葡聚糖0. 8kg， 去離子水100L，溫度120°C，壓強常壓，攪拌時間是12分鐘，攪拌速度是600rmp，剪切速度和 時間分別是3000rpm和1分鐘，其他條件和操作過程與實施例1中的完全相同；將技術(shù)1和2所得物混合，檢測其對黃曲霉毒素B1的吸附效果，發(fā)現(xiàn)吸附效率有 修飾插層前的83. 84%顯著提高到96. 43%。實施例4 按照實施3中技術(shù)1生產(chǎn)的表面修飾膨潤土單獨檢測其對玉米赤霉烯酮的吸附 率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前膨潤土對玉米赤霉烯酮吸附率為12. 63%，修飾后產(chǎn)物對玉米赤霉烯酮的吸 附率為75. 48%。按照實施3中技術(shù)2生產(chǎn)的插層膨潤土單獨檢測其對結(jié)果發(fā)現(xiàn)插層前膨潤土對嘔 吐毒素的吸附率為68. 8%，插層后產(chǎn)物嘔吐毒素的吸附率為83. 6%。以上實施例中制的的表面修飾膨潤土，用電子顯微鏡觀察可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)修飾后的 膨潤土顆粒變小變圓潤，明顯為表面涂上一層有機脂類有機物，可見其疏水性得以加強， 因此具有良好的吸附性能和親油疏水性能，可在飼料中有效地吸附各種霉菌毒素等有害物 質(zhì)。通過比較可以看出，將經(jīng)過表面修飾和插層后的膨潤土混合后對相關(guān)毒素的吸附性更 好，效果更佳。需要說明的是以上實施例是本發(fā)明的較佳實施例，并不是用來限定本發(fā)明要求保 護的范圍，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡是在上述范圍內(nèi)作出的適當(dāng)?shù)淖儞Q或者替換均 屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權(quán)利要求
一種膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于該技術(shù)主要是以天然膨潤土為基礎(chǔ)，對其進行表面修飾技術(shù)和插層技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于所述的天然膨潤 土離子交換量為50mmol/100g——150mmol/100g,膨潤土為鈉基膨潤土或者鈣基膨潤土或 者鈉鈣基膨潤土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于所述表面修 飾技術(shù)包括以下步驟A、選擇修飾劑，選用純度為96%-100%的十六烷基氯化吡啶放入反應(yīng)釜中，再加入去 離子水；B、加熱，對反應(yīng)釜進行加熱，并設(shè)置溫度為60°C-180°C ；C、調(diào)壓，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強調(diào)整為常壓-IMPa；D、攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)攪拌的轉(zhuǎn)速為300rpm-800rpm，攪拌時間為3_15分鐘，攪拌過程中加 入膨潤土 ；E、攪拌期間，每3-8分鐘用與反應(yīng)釜配套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為 2500rpm-3500rpm,剪切后進行乳化，置入沉淀器，然后進行烘干和粉碎，整個表面修飾技術(shù) 的總耗時為40分鐘-60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于攪拌過程中加入 的膨潤土與十六烷基氯化吡啶的質(zhì)量比為100 1-100 12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于所述插層技 術(shù)包括以下步驟A、選擇修飾劑，選用分子量介于25萬-30萬道爾頓的酵母β-葡聚糖放入反應(yīng)釜中， 再加入去離子水；B、加熱，對反應(yīng)釜進行加熱，并設(shè)置溫度為60°C-180°C ；C、調(diào)壓，將反應(yīng)釜內(nèi)的壓強調(diào)整為常壓-IMPa；D、攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)攪拌的轉(zhuǎn)速為300rpm-800rpm，攪拌時間為3_15分鐘，攪拌過程中加 入膨潤土 ；E、攪拌期間，每3-8分鐘用與反應(yīng)釜配套的高速剪切機進行剪切，剪切速度為 2500rpm-3500rpm，剪切后進行乳化，置入沉淀器，然后進行烘干和粉碎，整個插層技術(shù)的總 耗時為40分鐘-60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，其特征在于攪拌過程中加入 的膨潤土與酵母β-葡聚糖的質(zhì)量比為100 2-100 10。全文摘要
本發(fā)明涉及一種膨潤土表面修飾和插層技術(shù)，該技術(shù)主要是以天然膨潤土為基礎(chǔ)，對其進行表面修飾技術(shù)和插層技術(shù)，所述的天然膨潤土離子交換量為50mmol/100g-150mmol/100g，膨潤土為鈉基膨潤土或者鈣基膨潤土或者鈉鈣基膨潤土，經(jīng)過表面修飾和插層技術(shù)后的膨潤土具有良好的吸附性能和親油疏水性能，可在飼料中有效地吸附各種霉菌毒素等有害物質(zhì)，并且其用途廣泛，適合飼料生產(chǎn)或者環(huán)保、涂料、造紙、潤滑劑等領(lǐng)域。
文檔編號B01J20/12GK101890330SQ20101022224
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者劉強, 孫育榮, 蘇永騰 申請人:南京奧邁科技有限公司;劉強