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膨润土的 50 种用途
膨润土作为一种以蒙脱石为主要成分的天然黏土矿物,凭借其独特的物理化学性质,如良好的膨胀性、吸附性、离子交换性等,在众多领域都有着广泛且重要的应用。以下将详细介绍膨润土的 50 种用途,展现其在不同行业中发挥的关键作用。
一、能源与矿业领域
钻井液:在石油、天然气等能源资源的钻井作业中,膨润土是配制钻井液的关键原料。其在溶液中良好的悬浮性和触变性,使得在搅拌时能形成流动性好的胶体液,停止搅拌后又可形成稳定的凝胶结构,有效悬浮钻屑,防止井壁坍塌,保护井壁,每口井平均约使用 8 吨膨润土。
冶金球团矿粘结剂:利用其吸湿、分散、润滑、增稠等性能,膨润土通过对水的作用实现对铁精粉的粘结,是冶金行业中生产球团矿重要的粘结剂,有助于提高球团矿的质量和性能。
型砂粘结剂:钙基膨润土因其具有较强的粘性、良好的重复使用性、较高的湿压强度、出色的成型性以及高的凹模强度等特性,可有效防止铸件出现夹砂、结疤、掉块、砂模坍塌等问题,成为金属铸造领域湿态或干态型模制作的优选型砂粘结剂。
矿粉团聚剂:在一些金属矿粉的处理过程中,膨润土可作为团聚剂使用。它能使细小的矿粉颗粒相互粘结团聚,便于后续的运输、储存和加工,提高矿粉的利用效率。
尾矿处理剂:对于矿业产生的尾矿,膨润土可以用于尾矿的固化处理。通过与尾矿混合,膨润土能够吸附尾矿中的有害物质,改善尾矿的物理性质,降低尾矿对环境的污染风险,同时有助于尾矿的稳定堆放。
二、畜牧与养殖领域
饲料添加剂:膨润土中富含 10 多种矿物质元素,这些元素大多是家禽生长发育所必需的常量和微量元素。在饲料中添加膨润土,能够使家禽精力充沛,羽毛光亮,提高存活率和抗病能力,促进家禽健康生长。
猫砂:在欧美地区,猫砂是膨润土的重要应用领域,约占其消费总量的 29%。膨润土猫砂在遇到猫咪排泄物和尿液时能迅速结团,要求其具有强大的吸附液体和异味的能力,颗粒大小均匀,且受潮后不易散解,为宠物饲养提供便利。
畜禽垫料:膨润土可作为畜禽养殖中的垫料使用。它具有良好的吸水性和吸附性,能够吸收畜禽的排泄物和异味,保持养殖环境的干燥和清洁,减少疾病的传播,改善畜禽的生长环境。
水产养殖水质净化剂:在水产养殖中,膨润土可以用于净化水质。它能吸附水中的有害重金属离子、有机物和细菌等,降低水体的富营养化程度,调节水体的酸碱度,为水产养殖创造良好的水质条件,促进水产动物的健康生长。
三、医药保健领域
药用助悬剂:混悬剂具有良好的生物利用度,对于儿童和吞咽困难的老年人来说,服用混悬剂更为方便。膨润土作为性能优良的助悬剂,能够使药物在溶液中保持稳定的悬浮状态,便于给药和吸收。
止泻药:膨润土的主要成分蒙脱石散具有层纹状结构及不均匀电荷分布,对消化系统内的病毒、病原菌及毒素具有较强的选择性吸附作用。如法国益普生公司研制的思密达(SMECTA),就是以蒙脱石为主要成分的消化系统黏膜保护剂,可有效缓解腹泻症状。
药膏基质:在一些外用药膏的制备中,膨润土可作为基质使用。它具有良好的粘附性和保湿性,能够使药物均匀地附着在皮肤表面,延长药物的作用时间,同时有助于药物的渗透和吸收,提高药膏的治疗效果。
医用吸附剂:膨润土的吸附性能使其可作为医用吸附剂,用于吸附人体内的毒素、重金属等有害物质。例如,在某些中毒治疗或血液净化过程中,膨润土可以通过口服或其他方式进入体内,发挥其吸附作用,帮助清除体内的有害物质,保护人体健康。
四、工业与材料领域
防潮剂:膨润土干燥剂具有吸附活性、静态减湿和去除臭味等功能,常被用于无法采用密封垫、气相封存的产品中,如光学仪器、电子设备、医药保健、食品包装等领域,为产品提供干燥的储存环境。
动植物油脱色剂:以膨润土为原料经强酸活化后制得的活性白土,具有出色的吸附和脱色性能,可有效去除动植物油脂中的色素、异味和毒素,降低油脂的氧化程度,广泛应用于大豆油、玉米油、花生油、菜籽油等油脂的脱色精炼过程。
酒类澄清剂:使用钙基膨润土对各类酒进行澄清处理,效果优于下胶法、加热滤法及硫酸铝法,不仅能有效澄清酒液,还能保持酒的原有成分,增强酒的长期稳定性,使酒在两年以上不沉淀、不失光、不变质。
饮品澄清剂:在果汁的澄清处理中,膨润土既能吸附葡萄酒单宁等多酚类物质,又能吸附蛋白质等大分子胶体颗粒,还可与金属离子络合,从而消除导致果汁非生物浑浊的多种因素,达到理想的澄清效果。
酱油加工:在酱油生产中,按原料重量的 1%添加膨润土,可提高酱油的氨基酸生成率和全氮利用率,同时增加酱油的营养价值,提升酱油品质。
陈醋澄清剂:以壳聚糖和膨润土为原料研制的膨润土负载壳聚糖澄清剂,能够有效去除陈醋中的混浊物和沉淀,使陈醋更加清澈透明,提高陈醋的质量和口感。
味精脱色剂:经改性处理的膨润土,如羧甲基纤维素盐处理后的膨润土,在味精生产中对淀粉糖化液进行脱色实验时,对葡萄糖无吸附作用,却能使糖化液中砷含量降低 87%,粗蛋白含量降低 27%,有助于提高味精的质量和安全性。
有机催化剂:膨润土具有较小的颗粒尺寸、较大的比表面积和分子嵌入性,且其化学性质呈弱酸性,是理想的有机催化剂,在有机合成反应中发挥着重要的催化作用。
食品包装纸:以天然矿物膨润土为分散介质,已成功制备出一系列以丙烯酸树脂、聚酯、聚乙烯、聚苯胺、聚氨酯等为基体的纳米复合塑料。其中,尼龙 6nm 薄膜具有优异的高阻隔性、力学性能和透光性,是优质的食品包装材料,可有效保护食品的品质和延长保质期。
造纸助留助滤剂:膨润土层状结构具有负电性表面和正电性边缘,易于吸附胶体成分。当膨润土在水中分散后,形成带负电的颗粒,且不受 pH 值影响,在酸性和碱性环境中均表现出良好的性能,因此被广泛应用于造纸工艺中的助留助滤剂和白水回收处理环节,提高纸张的生产效率和质量。
废纸脱墨:在废纸回收系统中,膨润土(单独使用或与轻质碳酸钙配合使用)可通过吸附和束缚油墨和胶粘物到纤维上,减少油墨和胶粘物在造纸机各部件上的沉积,提高废纸脱墨的效果和纸张的回收利用率。
纸张涂料用流变控制剂:当蒙脱石分散在水中时,其表面的水合作用和层间双电层的排斥作用会导致膨润土层间距增大和体积膨胀,从而在水相体系中起到增稠效果。因此,膨润土可作为纸张涂料的流变控制剂,调节涂料的流变性能,使涂料在涂布过程中具有良好的流动性和稳定性。
造纸填料:膨润土应用于低定量纸的生产,可在获得高加填量的同时不降低成纸强度,尤其是撕破强度。改性膨润土还可作为低光泽纸和纸板的填料,改善纸张的物理性能和印刷适性。
纸张铬黑 T:经过硫酸、盐酸或磷酸处理的酸性白土具有很高的吸附性能和触媒活性。传真纸、发票和计算机记录用的压敏复写纸,就是利用酸性白土与白色(无色)染料接触产生的化学反应来实现化学显色的,膨润土在其中起到了关键的作用。
纸浆树脂控制剂:经改性处理的有机膨润土具有较大的比表面积和对有机物的亲和力,是一种有效的树脂控制剂。它能吸附系统中憎水性的胶状树脂,降低树脂的表面能,使其失去黏性,从而控制树脂的黏附、聚结和沉积,保证造纸过程的顺利进行。
造纸废水处理:膨润土在造纸工业废水处理中具有显著优势,其强大的吸附性能和脱色能力,可通过吸附废水中的污染物来降低化学需氧量(COD)和实现脱色,减少废水对环境的污染,实现水资源的可持续利用。
涂料用有机增稠剂:膨润土具有强吸水性,能吸附自身重量 5 倍左右的水,吸附后体积膨胀数倍至十几倍,并形成凝胶状物质包裹涂料中的颜填料颗粒,防止颗粒沉降。作为有机增稠剂,膨润土在涂料生产中增稠效果和悬浮性显著,使涂料具有触变性,便于储存和施工。
涂料用悬浮防沉降剂:膨润土在水介质中具有良好的悬浮性和分散性,能释放带电粒子起到湿润剂的作用,改善水性涂料的悬浮性。在建筑涂料中添加适量膨润土,可使涂料不易沉淀、分层,颜色均匀,提高涂料的悬浮稳定性和外观质量。
涂料用辅助粘结剂:由于膨润土具有良好的粘结性和附着力,将其引入建筑涂料中可替代部分原料和其他填料,在保证涂料性能的前提下降低生产成本,提高涂料的经济效益。
涂料用流变改性剂:有机膨润土在有机溶剂中具有惊人的吸附膨胀能力和触变性效应,作为流变改性剂应用于涂料的生产、施工、储存和涂膜的各个环节,赋予涂料在低剪切速率下的结构黏度,使涂料在施工过程中具有良好的流平性和抗流挂性。
防水涂料:膨润土可作为防水涂料的原料,如膨润土乳化沥青防水涂料,将膨润土与沥青混合制成的防水涂料,适用于屋面防水,可提高防水效果 50%,降低工程造价 40%,同时改善施工人员的工作条件,具有良好的经济效益和社会效益。
防水材料:膨润土遇水膨胀的特性使其成为生产防水材料的理想原料。一般钙基膨润土膨胀倍数约为自身的 3 倍,而钠基膨润土遇水可吸附自身重量 5 倍的水,体积膨胀至原来的 15 - 17 倍以上。利用这一特性,可生产膨润土防水毯、防水层等防水材料,广泛应用于建筑防水工程中。
遇水膨胀止水条:遇水膨胀止水条由橡胶为基体,并添加钙基膨润土、高吸水性树脂、增塑剂、增粘树脂、防老剂等填料混炼、挤压而成。其中,钙基膨润土决定了止水条的膨胀倍数,其吸水膨胀性能可有效填充缝隙,起到止水作用,常用于建筑防水工程中的缝隙密封。
塑料功能填料:纳米改性后的有机膨润土(纳米有机膨润土)在塑料材料中应用广泛,可改善塑料的密封性能、定伸应力、拉伸强度、耐高温耐磨性能、耐腐蚀性、撕裂强度以及耐化学品性能等,提高塑料产品的质量和性能,拓展塑料的应用领域。
橡胶补强剂:在橡胶工业中,膨润土可以作为补强剂使用。经过适当处理的膨润土能够均匀地分散在橡胶基体中,增强橡胶的力学性能,如提高橡胶的拉伸强度、耐磨性和抗撕裂性能等,同时还可以降低橡胶制品的生产成本。
润滑脂:膨润土润滑脂是以活性膨润土为稠化剂,稠化矿物润滑油制成的润滑脂。其具有良好的高低温性能、化学安定性、热安定性和抗剪切性等特点,常用于底盘、十字轴、驾驶舵、轮毂和水泵轴承等部位的润滑,减少机械部件的磨损,延长设备使用寿命。
陶瓷坯体增强剂:在陶瓷生产中,加入适量的膨润土可以增强陶瓷坯体的可塑性和成型性。膨润土能够提高坯体的粘结强度,减少坯体在成型和干燥过程中的开裂现象,同时还可以改善陶瓷的烧制性能,提高陶瓷产品的质量和成品率。
搪瓷釉料悬浮剂:在搪瓷釉料的制备中,膨润土可作为悬浮剂使用。它能使釉料中的各种成分均匀悬浮,防止沉淀,保证釉料的稳定性和均匀性,从而使搪瓷制品表面光滑、色泽均匀,提高搪瓷制品的质量和美观度。
电焊条药皮粘结剂:膨润土可作为电焊条药皮的粘结剂。它能够将药皮中的各种成分牢固地粘结在一起,使药皮在焊接过程中不易脱落,保证焊接质量。同时,膨润土还可以在焊接过程中起到保护焊缝、防止氧化和改善焊缝成型的作用。
五、农业与环保领域
农林保湿剂:在保水剂中添加膨润土后,其吸水凝胶的热稳定性和强度会随着膨润土添加量的增加而提高。这种高膨润土含量的复合保湿剂可应用于油田调剖堵漏以及农业、林业等领域,有助于保持土壤水分,提高农作物和林木的成活率,促进植物生长。由于钙基膨润土的悬浮性优于钠基膨润土,因此更适合作为保湿剂原料。
农药载体:膨润土作为农药的载体,不仅使农药在使用时更加安全方便,还能减少农药残留物的分布,有效抑制因降雨导致的土壤中酚类农药的淋溶现象,提高农药的利用率,降低农药对环境的污染,实现农业的可持续发展。
土壤改良剂:膨润土可以作为土壤改良剂使用。它能够改善土壤的结构,增加土壤的保水保肥能力,调节土壤的酸碱度,提高土壤的肥力和透气性。同时,膨润土还能吸附土壤中的重金属离子和有害物质,减少其对农作物的危害,提高农产品的质量和安全性。
污水处理絮凝剂:在污水处理过程中,膨润土可作为絮凝剂使用。它能与污水中的悬浮颗粒和胶体物质相互作用,使其凝聚成较大的絮体,便于沉淀和过滤,从而达到净化污水的目的。膨润土的絮凝效果好,成本低,且对环境友好,是一种具有广泛应用前景的污水处理材料。
废气吸附剂:膨润土具有较大的比表面积和吸附性能,可用于吸附工业废气中的有害气体和颗粒物。例如,它能吸附废气中的二氧化硫、氮氧化物、重金属等污染物,减少废气对大气环境的污染,实现废气的净化处理。
六、其他领域
化妆品填充剂:在化妆品生产中,膨润土可作为填充剂使用。它具有良好的分散性和吸附性,能够使化妆品的质地更加细腻,增加化妆品的稳定性,同时还能吸附皮肤表面的油脂和污垢,起到清洁和护肤的作用。例如,在一些面膜、粉底等产品中都有应用。
牙膏摩擦剂:膨润土的硬度适中,可作为牙膏中的摩擦剂。它能够帮助去除牙齿表面的污垢和牙菌斑,同时具有良好的分散性,使牙膏在使用过程中更加均匀,不会对牙齿造成过度磨损,是一种理想的牙膏摩擦剂原料。
烟花固色剂:在烟花制作中,膨润土可作为固色剂使用。它能使烟花中的颜料和药剂更好地固定在一起,防止在燃放过程中颜料和药剂的散落,保证烟花的色彩鲜艳和燃放效果的稳定性。
油墨防沉降剂:在油墨生产中,膨润土可以作为防沉降剂使用。它能使油墨中的颜料颗粒均匀分散,防止颜料颗粒沉降,保证油墨的流动性和印刷适性,使印刷品的颜色更加均匀、鲜艳。
艺术造型材料:膨润土具有良好的可塑性和粘性,可作为艺术造型材料使用。艺术家们可以利用它制作各种雕塑、陶艺作品等,其细腻的质地和良好的成型性能能够满足艺术创作的需求,并且在干燥和烧制后具有一定的强度和稳定性。
以上详细介绍了膨润土的 50 种用途,随着科技的不断进步和对膨润土性能研究的深入,其在更多领域的潜在应用价值将不断被挖掘和开发,为各个行业的发展做出更大的贡献。
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