硅藻土与矿物土

　

　　硅藻土与矿物土   

　

　　硅藻土是一种很通用的吸附剂和助滤剂，某些其他矿物土也有吸附和助滤性能，并有一些脱色作用。它们广泛地应用在石油工业、化学工业和饮料工业中。

　　硅藻土是由天然的单细胞藻类水生物遗骸的沉积物经过加工制成的。因原料和加工方法的不同，有多种不同的产品，商品牌号很多，同一厂家也常有几种不同性能的产品。我国青岛、东北和云南等都有厂家生产。

      优质的硅藻土含SiO2  超过87%。此外还含有 Al2O3(3～4％)，Fe2O3(1~1.5%)，以及少量的钙、镁、钠和钾的化合物，水溶性物质低于0.3% 。

   硅藻土制品按生产工艺的不同分为干燥品、焙烧品和助熔焙烧品三大类。后两类的性能较好，应用较多。焙烧品是将原料精选后，经700～900℃的高温焙烧；助熔焙烧品是将精选的原料加入适量的助熔剂，经 900～1200℃的高温焙烧，两者随后都经过高压气流粉碎，再分级而成。焙烧品呈桔黄色、粉红色至红褐色，助熔焙烧品呈粉白色，未经焙烧的硅藻土呈灰白色至淡黄色。经焙烧的硅藻土产品中的有机物一般低于2% 。

      硅藻土质软而轻，内部有很多微孔(显微镜可看到 )。原土的孔体积为0.4～0.9ml /g，精土的孔体积为 1.0～1.4ml /g ， 比表面积达 20～70m2 /g 。因此，它有良好的吸附性能，特别是善于吸附截留溶液中的悬浮微粒。将溶液加硅藻土过滤能得到清亮的滤液。

      硅藻土的真密度为2～2.5 g/ml ，堆密度为0.3～0.5 g/ml 。它的微孔尺寸因产品和制造方法而异。煅烧品的孔径较小，如 3～8μ m ，助熔煅烧品的孔径较大，如 11～16μ m 。因孔径不同，它们的渗透率有较大差别。渗透率是硅藻土性能的重要参数，其单位为达西(Darcy) 。煅烧品为 0.03～0.35，助熔煅烧品为0.9～5.5。前者主要用于处理低粘度的液体，后者则用于高粘度的物料。硅藻土在国外的糖厂用得相当普遍，特别是糖浆等高粘度物料的过滤。将它加入于糖液中，或使过滤机在过滤糖液前先通过硅藻土与水的混合物，在滤布上形成硅藻土的“预涂层”，再过滤糖液，将后者中的悬浮物阻留在硅藻土层之上。这些糖液的过滤如不加硅藻土，常难以在过滤机中形成滤泥层。

      天然的粘土(经过活化处理后) 具有吸附能力的还有多种，如漂白土(亦称富勒氏土 fuller's  earth ) 膨润土( 亦称蒙脱土 montmorillonite  或班脱土 bentonite )，凹凸棒土(简称凹土，attapulgite)  等，我国多处有矿床和产品。

　　 蒙脱土主要含SiO2 (50～70%)、Al2O3 (15 ～ 20%)，不同产地的成份有差异。其化学组成通式为 Al2(Si4O10)(OH)2· xH2O，或 Al2O3. 4SiO2· xH2O，其中 SiO2/Al2O3 比率约为 4:1 。还含有少量的铁、钙、镁、钠、钾的氧化物。它在干燥后有大量孔隙，优良者可达60～70%，比表面积约为 120～140m2 /g  。

      蒙脱土加盐酸加热反应，然后洗净和干燥，产品称为酸性白土。它具有更大的吸附能力，可以除去动植物油中的恶味、臭味和颜色，脱色能力比天然土高 3～5倍，在多种工业中应用。上述加酸处理可将原土中的 铝、镁 部分溶去，形成更多的吸附活性点。

　　凹凸棒土是一种较少见的多孔性富镁纤维状硅酸盐粘土矿物，有吸附脱色能力。美国的产量较大，40年代已开始应用在石油化工行业。  我国江苏的这种土含 SiO2 59.8%， Al2O3 10.4%， MgO 8.0%，Fe2O3 7.7% 以及少量的其他氧化物。

　　赵金宝等试验用它处理原糖糖浆，加入量(对原糖) 5～8%，脱色率达到34～50%，如结合磷酸石灰处理，脱色率可达70%。郭海蓉试验将它加入到60°Bx  的甲原蜜(1～1.5%)中并加絮凝剂，可以使糖蜜中的混浊物质大部分沉淀，混浊度降低 90%以上，含钙量和色值降低约 8%。又据朱伟忠的试验，一种膨润土改性后与磷酸石灰法结合用以处理原糖回溶糖浆，脱色率提高到约50% (未改性的只约20%)。

　　英国著名专家 Bennett 曾研究多种这类固体吸附剂对蔗汁中悬浮微粒的作用，包括硅藻土、皂土、酸性白土,  高岭土、富勒土、Bentonite、Lanxite 等矿物土以及普通木炭和酸洗木炭等。结果说明，有吸附能力的物质，既能吸附蔗汁中的悬浮微粒，亦能交换吸附溶液中的钙离子，这两方面的性能具有很规律的正比例关系。由此可知，这些吸附剂对悬浮微粒的吸附，主要通过吸附钙离子起作用，其实质是钙离子在吸附剂与悬浮微粒之间起架桥作用而将它们连结起来。无疑，实现这种吸附作用需要形成大量的钙离子桥。根据这些实验数据算出,  为吸附一个悬浮微粒，吸附剂所需的交换 Ca2+  容量为 8×108个。不过，钙离子在微粒之间起架桥作用的可能只是其中的小部分。

　　他的研究还表明，一些原来吸附能力较差的吸附剂，如果用浓 NaCl 溶液浸一段时间再洗净，可明显提高它们吸附Ca2+  的能力 ( 因Na+ 置换了吸附剂中原来所含的一部分其他阳离子) ，此时它吸附蔗汁悬浮微粒的性能亦按比例提高，符合图 17 的规律。

　　吸附悬浮微粒的这种规律是应当重视的。糖厂选用这类吸附剂 ( 包括助滤剂 ) ，应选择对钙离子有较高的交换吸附性能者，或用盐水浸渍来提高它的性能。