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      • 高岭土的十大战略性应用
        • 2021-03-04 00:33:50
        • 高岭土网
        • 高岭土

      • 高岭土是一种天然的黏土矿物,具有典型的1:1层状硅酸盐晶体结构。由于其储量丰富、价格低廉、环境友好,已被广泛应用于陶瓷工业、造纸工业、耐火材料及水泥工业、石油化工和医药纺织等数百种工业。随着科学技术的发展和国家社会的进步,对高岭土的研究更加深入。未来高岭土将作为一种战略性非金属矿物,在更多的领域有更好的应用前景。

        重金属污水处理

        高岭土的层状结构使其具备十分优质的吸附能力,天然高岭土材料完成功能化改性后能够转变为吸附剂,针对重金属、有机污染物、水体内部的悬浮物等问题进行针对性解决。因此,可以借助耦合剂、交联剂使改性壳聚糖包裹在高岭土材料的表面,进而形成 MAGIC-MRT Ⅱ重金属类吸附剂。


        来自昆明理工大学的祁先进等人利用FeCl₃•6H₂O和FeSO4•7H₂O制备出含Fe3O4的混合物A,利用含Fe3O4的混合物A和高岭土纳米材料制备出Fe3O4/高岭土纳米复合材料;利用Fe3O4/高岭土纳米复合材料与污酸反应去除污酸中的砷。



        大气污染处理

        汞是全球类大气污染物,主要污染方式是向大气直接排放。通过借助紫外线对多种粘土矿物材料利用CVAFS技术进行吸附性分析发现,高岭土十分适合降低大气中汞污染物的含量。


        有机污水处理

        用氢氧化钠、磷酸氢二钠对高岭土水热改性处理,得到碱改性高岭土(AMK)和磷酸盐改性高岭土(PMK)。在应用后发现改性完毕的高岭土材料可以有效吸附MB(亚甲基蓝)等有机污染物,最佳吸附量为476.19mg/g、434.78mg/g。


        电化学污水处理 

        近年来,人们发现天然高岭石由于其良好的稳定性可以用来解决非中性污水处理问题。传统的电极材料在非中性条件下易腐蚀,而大多数工业污水均不是中性环境。故利用电解原理处理污水的过程中电极材料的腐蚀问题一定程度上限制了其处理效果。基于此,成功制备了高效的Fe-Cu/高岭土颗粒电极,其性能优于原始高岭土颗粒电极和活性炭颗粒电极,在中性甚至碱性条件下都可以达到预期的罗丹明B去除效果。


        太阳能储能材料

        以高岭土和硬脂酸钠为原料,制备出新型的高岭土/硬脂酸钠相变储热材料。与同类型相变储热材料相比,该相变储热材料熔融潜热和冷凝潜热分别高达109.25、109.01J/g。


        建筑相变储热材料

        插层改性后的煤系高岭土层间插入二元有机低共熔物可用来调控室内的温度变化。基于此特性,二元有机/煤系高岭土复合相变储能材料可广泛应用于建筑行业,达到节能的目的。采用真空浸渍法制备的三种高岭土基复合相变材料(Kb-CPCMs)具有良好的蓄热、通风和空调功能,适用于建筑围护结构的采暖、通风和空调。


        新材料领域

        分子筛具有吸附分离、快速交换和催化等优点,可广泛应用于冶金、石油、化工、医药和日用化工等领域。储量丰富、价格低廉、铝硅含量高,使得高岭土可作为制备分子筛的良好原料。因此,可以借助高岭土合成4A分子筛,进而形成新式材料。


        止血材料

        基于天然止血剂代赭石控制出血性能,成功合成一种新型的铁氧化物/高岭土纳米黏土复合材料,其氧化物的形态对其止血效果具有显著影响。


        来自中南大学的张毅等人先将高岭土进行预处理、柱撑和超声破碎,再与高聚物乙醇溶液混合得到静电纺丝液,最后进行静电纺丝,得到高岭土改性的止血材料。所得止血材料具有止血速度快,使用方便、有利于伤口愈合、生物相容性好、成本低廉等优点。


        药物载体

        高岭土可作为一种载体实现药物的装载与释放。以甲醇插层后的高岭土为载体,与未改性的高岭土做对比,负载小分子化疗药物5-氟尿嘧啶后发现,改性后的高岭土装载量高达55.4%,比改性前高岭土高出147.3%。这是因为高岭土层间嫁接甲氧基后扩大了高岭土层间距,为药物分子提供了新的活性位点,促进了药物进入层间。


        抗菌材料

        与蒙脱石相比,高岭石的离子交换能力较弱,故抗菌剂更容易释放,有更好的杀菌效果。通过测定CPB吸附量,发现CPB-高岭石,在[CPB]超过其CMC值时具有抗菌活性。当CPB在高岭石上负载量较高时,整体电荷由正转负,从而具有吸附细菌并最终杀死细菌的能力。因此,高岭土可以很好地应用于杀菌,而且在有机黏土作为抗菌剂的开发过程中,表面活性剂固定在黏土上的量必须超过CMC值。


        综上所述,在“十三五”国家战略性新兴产业发展规划提出的七大战略性新兴产业中,高岭土在节能环保、生物产业、新材料等方面具有非常广阔的应用前景。


        参考资料:
        孟宇航等.高岭土的功能化改性及其战略性应用
        顾雪.高岭土的功能化改性及其战略性应用研究
        国家知识产权局
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