酸碱改性高岭土性能的研究__比表面积和孔结构
高岭土在生物医药领域的应用研究进展
高岭土在生物医药领域的应用研究进展摘要：高岭土（Kaolin）是一种矿物质，因其在生物医药领域的多种应用而备受研究者的关注。
本文将介绍高岭土在生物医药领域的应用研究进展。
首先，介绍了高岭土的基本性质和制备方法；然后，讨论了高岭土在生物医药领域中的应用，包括药物载体、抗菌剂和伤口愈合促进剂等方面；最后，对高岭土在生物医药领域的前景进行了展望。
第一部分：高岭土的基本性质和制备方法高岭土是一种由硅酸盐矿石经矿物学上的“水化”反应得到的白色粉末。
其主要成分是硅酸铝，晶体结构为硅氧四面体和八面体铝氧层的层状结构。
高岭土具有高度的吸附性和吸湿性，同时也是一种不活泼的材料，化学性质稳定。
目前，高岭土的制备方法主要包括湿法和干法两种。
湿法制备方法分为沉淀法和离心法，通过沉淀或离心的方式获得纯度较高的高岭土。
干法制备方法主要包括喷雾干燥法和机械研磨法，通过高温和机械力将原始高岭土转化为细粉末。
第二部分：高岭土在生物医药领域的应用2.1 药物载体高岭土作为一种多孔材料，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，可用作药物的载体。
研究表明，将药物负载到高岭土表面或孔隙中可以提高药物的稳定性，并延长其释放时间。
此外，高岭土还可以通过表面改性来调控药物的释放速率和特异性释放。
2.2 抗菌剂高岭土因其具有良好的吸附性，可以用作抗菌剂。
研究发现，高岭土可以吸附细菌细胞表面的有害物质，如某些细菌和病毒的外膜蛋白、毒素等。
同时，高岭土还可以通过释放离子和表面电荷的作用来杀灭细菌。
因此，高岭土在抗菌剂的开发和应用中具有潜在的价值。
2.3 伤口愈合促进剂高岭土的吸附性和吸湿性使其在伤口愈合中具有潜在的应用价值。
研究发现，将高岭土应用于伤口上可以提高伤口的水分含量，并促进伤口的愈合。
高岭土中的铝离子还可以促进血小板凝集和纤维蛋白生成，加速伤口的愈合过程。
因此，将高岭土用作伤口愈合促进剂具有广阔的应用前景。
第三部分：高岭土在生物医药领域的前景随着对高岭土在生物医药领域中的应用研究的深入，预计高岭土将在药物载体、抗菌剂和伤口愈合促进剂等方面发挥重要作用。
偏高岭土主要成分
偏高岭土主要成分以偏高岭土主要成分为标题，下面将从结构、化学成分和特性三个方面介绍偏高岭土的主要成分。
结构方面，偏高岭土由硅酸盐矿物质高岭石构成。
高岭石是一种层状硅酸盐矿物，其晶体结构由硅氧四面体和氧氢八面体构成。
硅氧四面体的中心是硅离子，周围环绕着四个氧离子，形成了硅氧四面体。
氧氢八面体的中心是氧离子，周围环绕着八个氢离子和两个金属离子，形成了氧氢八面体。
高岭石的层状结构是由硅氧四面体和氧氢八面体交替排列而成的，层与层之间的结合较弱，可以容易地剥离。
化学成分方面，偏高岭土的主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3）。
二氧化硅是高岭石中的硅元素的氧化物，占据了高岭石的大部分成分。
三氧化二铝是高岭石中的铝元素的氧化物，是偏高岭土的另一个主要成分。
除了二氧化硅和三氧化二铝外，偏高岭土还含有少量的钙、镁、钠、钾等元素。
特性方面，偏高岭土具有以下特点：1. 高岭石的层状结构使得偏高岭土具有很好的吸附性能。
它可以吸附和储存水分、有机物和无机物，因此在土壤改良、水处理和环境修复等方面有广泛的应用。
2. 偏高岭土具有很高的热稳定性和化学稳定性。
它在高温下能够保持结构的稳定性，并且在酸碱等化学环境下不易被破坏。
这些特性使得偏高岭土在陶瓷、涂料、橡胶等工业领域有重要的应用。
3. 偏高岭土的颗粒细小、表面积大，具有较大的比表面积和孔隙体积。
这使得偏高岭土具有很好的吸附性能和催化性能，被广泛应用于催化剂、吸附剂和填料等领域。
4. 偏高岭土的颜色通常为白色或灰白色，具有良好的光学性能。
因此，它在陶瓷、搪瓷、玻璃等行业中被广泛用作白色颜料。
5. 偏高岭土的粘土性质使得它具有很好的塑性和可塑性，适合用于制作陶瓷、瓷砖、陶器等制品。
总结起来，偏高岭土的主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，其结构特点和化学特性使得它具有很好的吸附性能、热稳定性、化学稳定性、光学性能和塑性可塑性。
这些特性决定了偏高岭土在多个领域的广泛应用。
高岭土生产工艺
高岭土生产工艺高岭土生产工艺流程目前，工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。
该工艺可将大部分砂石除去，适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。
干法加工生产成本低，一般适用于干燥地区，产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法，湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。
一般流程为：原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源，目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。
先超细后煅烧工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。
先煅烧后超细工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例，高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。
采矿工艺流程：回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。
选矿工艺流程：高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土，若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。
每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品，耗电量约65.64度/吨产品，耗水量约7.5t/吨产品，坑木消耗量约0.8M3/百吨产品，排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。
总体来说，高岭土的加工技术包括：提纯增白、超细加工、改性等。
高岭土1、提纯高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石，除高岭石族矿物外，亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物，石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。
为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品，常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。
《高岭土和蒙脱土的电化学特性试验研究》范文
《高岭土和蒙脱土的电化学特性试验研究》篇一一、引言高岭土和蒙脱土是两种常见的天然矿物材料，具有独特的物理和化学性质。
近年来，随着电化学领域的发展，这两种矿物的电化学特性也逐渐受到了广泛的关注。
本篇文章主要探讨了高岭土和蒙脱土的电化学特性试验研究，通过对比两种矿物的电导率、电容、以及离子交换等特性，进一步理解其在电化学领域的应用潜力。
二、试验材料与方法1. 试验材料本试验采用的高岭土和蒙脱土均来自国内优质矿源，经过粉碎、提纯等处理后，得到所需的试验样品。
2. 试验方法（1）电导率测试：采用四探针法对高岭土和蒙脱土的电导率进行测试。
（2）电容测试：利用电化学工作站，对两种矿物进行循环伏安扫描，测量其电容。
（3）离子交换特性测试：通过将两种矿物与不同浓度的电解质溶液混合，观察其离子交换行为。
三、试验结果与分析1. 电导率测试结果通过四探针法测试，我们发现高岭土和蒙脱土的电导率存在明显差异。
在相同的测试条件下，蒙脱土的电导率高于高岭土，这主要是由于蒙脱土具有较好的离子交换能力和较高的孔隙度，有利于电解质离子的传输。
2. 电容测试结果循环伏安扫描结果显示，高岭土和蒙脱土均具有一定的电容性能。
其中，蒙脱土的电容性能更为突出，这与其内部丰富的孔隙结构和较高的比表面积有关。
此外，我们还发现，在一定的电压范围内，两种矿物的电容性能均呈现出良好的稳定性。
3. 离子交换特性分析离子交换试验表明，高岭土和蒙脱土均具有较好的离子交换能力。
在相同条件下，蒙脱土的离子交换速率较快，且交换容量较高。
这主要是由于蒙脱土的层状结构和较高的阳离子交换容量所致。
此外，我们还发现，矿物的离子交换性能受电解质溶液浓度、温度和pH值等因素的影响。
四、讨论与结论通过对比高岭土和蒙脱土的电化学特性试验结果，我们发现两种矿物在电化学领域均具有潜在的应用价值。
其中，蒙脱土因其较高的电导率、电容性能和离子交换能力，在电化学储能、离子交换、电化学传感器等领域具有更广泛的应用前景。
高岭土的水泥胶凝材料性能研究
高岭土的水泥胶凝材料性能研究高岭土（Kaolin）是一种常见的工业原料，广泛应用于陶瓷、涂料、橡胶和塑料等领域。
然而，最近的研究表明高岭土在水泥胶凝材料中也具有良好的应用潜力。
本文将着重探讨高岭土在水泥胶凝材料中的性能研究。
首先，高岭土作为一种主要成分添加到水泥胶凝材料中，对材料的物理性能有显著影响。
研究发现，适量添加高岭土可以提高水泥的延展性和可塑性，使其更容易加工和塑造。
同时，高岭土还能够改善材料的耐久性，减少开裂和腐蚀的风险。
由于高岭土具有较高的亲水性，它能够吸收周围环境中的水分，降低水泥胶凝材料的吸水率和渗透性，延长其使用寿命。
其次，高岭土还对水泥胶凝材料的力学性能产生一定的影响。
通过添加高岭土，可以有效增强水泥的抗压强度和抗拉强度，提高材料的整体强度和耐久性。
研究表明，适量添加高岭土能够显著提高水泥材料的力学性能，并使其满足特定的工程要求。
此外，高岭土还具有颗粒细小的特点，能够填充水泥材料的微观空隙，增加材料的致密性，从而提高其抗渗性和抗冻性能。
除了物理和力学性能，高岭土还可以对水泥胶凝材料的化学性能产生一些改变。
研究发现，高岭土中的氧化铝和硅酸盐物质可以与水泥中的部分成分反应，形成新的凝胶相，从而增强材料的胶凝效应。
通过添加适量的高岭土，可以提高水泥胶凝材料的初凝时间和终凝时间，使其在施工过程中更易操作和控制。
此外，高岭土还能够吸附和稳定水泥中的有害离子，减少其对环境的污染。
此外，高岭土在水泥胶凝材料中的研究还有一些新的进展。
最近的研究表明，将高岭土与其他廉价原料结合使用，如石灰石粉和矿渣粉等，可以进一步提高水泥胶凝材料的性能。
另外，通过改变高岭土的粒径和表面处理方式，也能够调控水泥胶凝材料的性能和微观结构。
这些创新的研究对于开发新型高岭土水泥胶凝材料具有重要意义。
综上所述，高岭土作为一种常见的工业原料，在水泥胶凝材料中具有广泛的应用前景。
添加适量的高岭土可以改善水泥胶凝材料的物理性能、力学性能和化学性能，从而提高材料的工程性能和耐久性。
天然高岭土的性质及其化学改性
天然高岭土的性质及其化学改性一、天然高岭土的概述天然高岭土是由长石、石英、雨化矿物等岩石经长时间的风化和水力作用形成的一种混合物。
其主要成分为高岭石和伊利石，同时包含少量的石英、长石、钠长石等其他矿物。
天然高岭土具有吸附性、离子交换性、交联桥接性等多种表面性质及结构性质，使其被广泛应用于化工、环保等领域。
但是天然高岭土的广泛应用也受到了一些限制，其中之一便是其性质中存在的一些不足之处，比如吸附能力有限、抗热性较差等。
为了克服天然高岭土存在的不足之处，人们开始进行化学改性，以满足不同领域的需求。
下面将从天然高岭土的性质谈起，探讨其化学改性的方法及其应用。
二、天然高岭土的性质1. 矿物组成和结构天然高岭土主要成分为高岭石和伊利石。
高岭石是一种层状硅酸盐矿物，化学式为Al2Si2O5(OH)4，其层间间隙较小，无定向性。
伊利石则是一种一水硅酸盐矿物，化学式为K(H3O)(Al,Mg)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]，其层间距较大，具有定向性。
2. 物理性质天然高岭土的颗粒粒径一般在0.01-10微米之间，具有一定的孔隙结构，这使得其在液固界面上呈现出优良的吸附性。
此外，天然高岭土还具有一定的热膨胀性，这也是其在陶瓷等领域的应用中很重要的一个物理性质。
3. 化学性质天然高岭土的化学性质取决于其中各种矿物的含量及其物理结构，其主要表现在其吸附性、离子交换性等方面。
具体来说，由于其表面带有一定量的羟基、氧化铝等官能团，天然高岭土能够对各种离子和分子进行吸附和交换。
常见的吸附物包括有机分子、金属离子、重金属离子等，这使得天然高岭土在污水处理、废水处理等领域有很好的应用前景。
三、天然高岭土的化学改性方法1. 酸处理酸处理是一种常见的天然高岭土化学改性方法。
其主要操作流程是用盐酸等酸性试剂将天然高岭土进行酸化处理，以增加其表面的羟基数，提高其吸附性和表面能。
此外，酸处理还可以改善天然高岭土的热稳定性。
高岭土基多孔材料的制备与应用研究
高岭土基多孔材料的制备与应用研究概述高岭土基多孔材料是一种在化学、材料科学和环境工程等领域中广泛应用的重要材料。
它具有多孔结构和较大的比表面积，这使得它在吸附、催化、分离等方面具有良好的性能。
本文将重点介绍高岭土基多孔材料的制备方法以及其在吸附和催化领域中的应用。
制备方法高岭土基多孔材料的制备方法多种多样，常见的包括溶胶-凝胶法、模板法、离子交换法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
该方法通过将高岭土与适量的催化剂溶解在溶剂中，然后加入适当的交联剂，并经过适当的处理过程，最终得到多孔的高岭土基材料。
模板法则是通过使用一种模板来控制多孔材料的结构和孔隙大小，常用的模板包括聚合物和胶体颗粒。
离子交换法则是通过交换高岭土中的阳离子或阴离子来制备多孔材料。
吸附应用高岭土基多孔材料在吸附领域具有广泛的应用。
由于其较大的比表面积和多孔结构，它能够吸附大量的有机物、重金属离子和有害物质。
例如，高岭土基多孔材料可以用于水处理中去除重金属离子，如铅、铜和镉等。
它还可以应用于废气处理中吸附和去除有害气体，如甲醛和苯等有机挥发物。
此外，高岭土基多孔材料还可用于药物的吸附和释放，这在医学和药物传递方面具有重要意义。
催化应用高岭土基多孔材料在催化领域也有着广泛的应用。
多孔结构和较大的比表面积使其成为有效的催化剂载体。
例如，高岭土基多孔材料可以作为负载催化剂在化学反应中起到稳定和增强催化活性的作用。
它还可以用于催化剂的固定化，提高催化剂的稳定性和可重复使用性。
此外，高岭土基多孔材料还可以用于光催化、电催化等领域，促进催化反应的进行。
总结高岭土基多孔材料作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
它的制备方法多样，可以根据不同的需求选择合适的制备方法。
在吸附和催化领域中，高岭土基多孔材料展现出良好的性能和应用潜力。
未来的研究可以进一步优化制备方法，探索新的应用领域，并提高高岭土基多孔材料的性能，以满足不同领域的需求。
女贞子的催化抽提
女贞子的催化抽提史晓丹;郑少华;朱全力【摘要】通过考察一些固体酸碱粉末对水抽提女贞子的影响,利用分光光度法测定抽提液的吸光曲线与吸光度,发现3A分子筛、氯化铝以及酸碱改性的茂名高岭土与潮州瓷土矿对于抽提都具有促进作用.从吸光曲线判断,抽提液的含量有明显增加,尤以氧化铝与酸改性的粘土矿物质的促进作用显著.碱性物质或碱改性的粘土矿物质会使抽提液的组成有一定程度改变.通过分析讨论,认为这些固体物质表面的酸碱位置对抽提的影响是不一样的,酸位置比较有利于女贞子抽提.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P153-156)【关键词】催化抽提;固体酸碱;女贞子【作者】史晓丹;郑少华;朱全力【作者单位】韩山师范学院,广东潮州521041;韩山师范学院,广东潮州521041;韩山师范学院,广东潮州521041【正文语种】中文引言女贞子属于木犀科植物[1]，富含萜类、黄酮类、苯乙醇类、磷脂类、脂肪酸、挥发油、多糖等物质[2]。
具有抗炎、抑菌、降血糖、降血脂、保肝、抗血栓形成、抗衰老及抗疲劳的作用，能调节免疫，提高肿瘤患者的免疫功效[3]。
可以治疗头昏目眩、腰膝酸软、遗精、耳鸣、须发早白、骨蒸潮热和目暗不明等症状[4]。
中草药有效成分不明确[5]，为获得其中有效成分，常采用溶剂抽提的方法[6]。
从现行文献报道来看，使用水、乙醇、电解质溶液都具有比较好的效果，其中水是一种常用廉价的高效的溶剂[7-8]。
为了提高抽提效率，研究人员进行了广泛地研究，如文廷刚等人[9]发现在100℃时用水抽提女贞子具有更好的效果，张兴辉[10]发现用水抽提女贞子具有更好的效果。
在植物的水抽提过程中，除了有一些极性物质溶入水之外，还会有可能发生水解等反应，而酸碱一般是这类水解反应的催化剂，因此，酸碱能否催化抽提过程是一个值得研究的课题。
若使用液态酸碱催化，会导致抽提物分离的困难，而使用固体酸碱催化剂，则可以方便地解决这一问题。
高岭土催化剂研究现状1
催化裂化催化剂是炼油工业用量最大的一种催化剂,在60 多年的发展历史中,大致经历了四次较大的变革[2 ] 。
第一次是以人工合成硅酸铝凝胶代替活性白土,使活性提高了2～3 倍,选择性也明显改善。
第二次是改用分子筛,使催化裂化的水平提高了一大步,汽油产率增加了7 %～10 % ,焦碳产率降低了约40 %。
从X 型到Y型分子筛的演变,使催化剂的质量也上了一个小台阶。
第三次是70 年代中期以来改变载体路线,采用粘接剂和活性白土(高岭土) 来代替合成硅酸铝凝胶,使轻质油产率提高了3 %以上,磨损指数提高约3 倍。
第四次是采用超稳Y型分子筛,提高了汽油的辛烷值,改善了焦碳选择性,同时为重油和渣油的催化裂化提供了更为合适的催化剂。
从这一发展历程不难看出,其发展目标是提高催化剂的选择性和堆积密度,改善焦碳选择性、汽提性、孔结构和比表面积,提高磨损指数、再生温度和水热稳定性。
而对原油的重质化、市场和环保提出的新要求是推动这一发展的决定性因素。
以高岭土为主要组分的催化裂化半合成催化剂是石化工业的主体催化剂。
当今世界年产40 余万吨催化裂化催化剂中,几乎全是加入以高岭土为主要组分的“半合成”催化剂。
这种半合成FCC 催化剂与合成沸石分子筛催化剂相比,具有比表面积小、孔体积较大、抗磨性能好、抗碱和抗重金属污染能力强等优点,更适宜制备掺炼重油或渣油的催化剂。
FCC 催化剂的开发,最关键的问题是要有优质天然粘土资源。
目前,关于高岭土用于炼油催化剂方面的研究论文不很多[11～15 ] ,并且主要是从催化剂的角度进行探讨,从载体的矿物学角度研究却很少见。
表1 列出了几种粘土的成分和催化性质。
单从化学成分、粒度以及高岭石的含量等指标来看,不少地方的高岭土都能满足FCC 催化剂的要求,但制成催化剂后的特性(如微活指数、磨耗指数、产品转化率等) 却差别较大,有待于从矿物的微观结构、杂质的影响、载体的作用机理等诸多方面进行深入细致的探讨,有可能从中找到一些无活性载体。
高岭土原材料化学分析原始记录
高岭土化验室分析日报告单日期：YYYY年MM月DD日编号：LAB-XXXX-XXXXX样品信息：样品编号：XXX-XXXXX样品名称：高岭土实验目的：本实验旨在对样品中的高岭土进行化学成分和物理性质分析，为其应用提供科学依据。
实验方法：1.化学成分分析：采用X射线衍射仪（XRD）对样品进行化学成分分析，检测其主要的矿物成分及其含量。
2.物理性质分析：使用扫描电子显微镜（SEM）对样品进行形貌观察，并采用氮气吸附法测试其孔结构和比表面积。
实验结果：化学成分分析结果如下：1.主要矿物成分：高岭石（Al2Si2O5(OH)4），含量为XX%。
2.次要矿物成分：石英（SiO2），含量为XX%。
3.其他杂质成分：铁氧化物、钛等，含量不超过XX%。
物理性质分析结果如下：1.形貌观察：样品呈现片状结构，表面较为平滑，无明显的裂缝或破损。
2. 孔结构分析：样品表面孔隙分布均匀，孔径主要集中在XX nm左右。
3.比表面积测试：样品的比表面积为XXXm²/g，表明其具有较大的表面活性。
实验结论：1.根据化学成分分析结果，样品中高岭石和石英是主要的矿物成分，其含量较高，符合高岭土的特征。
2.根据物理性质分析结果，样品具有较大的比表面积和均匀的孔隙结构，表明其具有良好的吸附性能和储存能力。
建议与应用：1.基于样品的化学成分和物理性质分析结果，建议将样品应用于XXX 领域（例如催化剂、吸附剂等领域）。
2.进一步研究和开发高岭土的特性和应用潜力，以提供更多应用领域的科学支持。
实验备注：1.实验过程中，严格按照标准操作规程进行，结果可靠可信。
2.实验过程中未发现异常情况。
3.实验结果仅代表样品本身的性质，具体应用中仍需考虑其他因素。
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酸碱改性高岭土性能的研究 .比表面积和孔结构刘从华 马燕青 张忠东 高雄厚 高繁华(兰州炼油化工总厂石化研究院,兰州730060) 刘 育 李树本(中国科学院兰州化学物理研究所) 摘要 研究了酸、碱改性高岭土的孔结构性质以及影响酸改性高岭土比表面积的因素。
结果表明,多种酸反应体系相比,在A l2O3 HC l体系中形成的酸改性白土具有明显的中孔分布,提高反应温度,中孔特征突出,孔道更加通畅。
碱改性白土的吸附脱附等温线为 型,具有典型的中孔特征。
高岭土经过酸或碱改性,都可以获得平均孔径在4.0nm左右的中孔材料,但是碱改性白土的吸附量更大,孔分布更集中。
另外,酸量和酸浓度适中才有利于提高改性高岭土的比表面积,提高反应温度和延长反应时间也可以增加其比表面积。
主题词:高岭土 改性 孔分布 孔径 比表面积1 前 言原油的重质化和劣质化,要求FCC催化剂具有较强的重油转化能力。
重油分子的平均尺寸一般在3～5nm,难以直接进入催化剂的沸石孔道(<1 nm)进行裂化反应。
因此研制新型的中孔基质材料对于开发重油FCC催化剂具有重要意义。
将FCC 催化剂中高达50%的惰性高岭土进行改性是目前开发新型基质的一个研究热点[1,2],高岭土经过热和化学改性,其瓦斯油裂化活性有了较大提高,但是关于它们的孔结构和比表面积的报道很少。
本文在前文[3]酸碱改性高岭土的酸性和催化活性的基础上,对此进行系统的研究,考察各种反应条件对其孔结构性质和比表面积的影响。
2 试 验(1)比表面积用色谱法,在上海分析仪器厂GS2100型气相层析仪上进行测定。
(2)孔分布测定采用经典氮气吸附、脱附等温线,在美国Cou lter公司生产的Om n iso rp360型自动吸附仪上进行,测试条件:350℃,4h,133.3×10-5Pa,或在美国M icrom eritics公司生产的A SP2400型自动吸附仪上进行。
3 结果与讨论3.1 不同反应试剂制备的酸改性白土的孔结构图1是不同酸反应试剂制备的酸改性白土的吸附、脱附等温线。
从图1中看出,采用H2SO4、H3PO4、乙二酸反应试剂时,产物的吸附脱附等温线极为相似(图1a、b)。
这是一种典型的 型等温线,且吸附、脱附等温线几乎呈平行走势,存在十分明显的低压滞后现象。
另外,相对压力P P0为0.2～0.75的区间里,吸附量增加非常缓慢,这表明酸改性白土形成的孔多属微孔范畴(<2.0nm),且有一定数量的大孔存在,不存在明显的中孔结构。
这些曲线之间也存在一些细微差别。
图1中a等温线的起始拐点比b的低,表明采用H2SO4反应试剂形成的酸改性白土的比表面积和孔体积很小,推测可能是这三种酸的阴离子都易与A l3+形成络合物,不利于铝的重新向固相迁移和孔结构的形成。
使用HNO3或HC l反应试剂所得产物的吸附、脱附等温线(图1c)呈现出典型的 型等温线。
一般认为具有这种等温线的物质只有微孔结构,但是它们的吸附、脱附等温线并不重合,在相当宽的范围内出现明显的滞后回环,且存在十分明显的低压滞后现象。
对 型等温线出现的低压滞后现象,一般的解释认为存在吸附剂的泡胀作用,引起了吸附质分子在微孔中的不可逆插入,在脱附时难以逃脱出来[4]。
本文作者认为出现吸附分子难以脱出是因为酸改性白土的孔口较小造成的,出现了所谓的“墨水瓶”效应[5],因此很有可能收稿日期:1998210221。
作者简介:刘从华,工程师,1989年毕业于兰州大学化学系,理学硕士,主要从事催化裂化催化剂的研制与开发。
已申请专利5项,发表论文10篇以上,其中国外刊物一篇。
1999年5月PETROL EUM PROCESS I N G AND PETROCH E M I CAL S第30卷第5期 图1 几种酸反应试剂制备的酸改性白土的吸附、脱附等温线a—H2SO4;b—H3PO4或乙二酸;c—HNO3或HC l在酸改性白土中存在一定数量的中孔,这在后面的孔分布表征中得到了证实。
3.2 高岭土酸改性前后孔分布的特征图2是高岭土酸改性前后以及外加铝源条件下酸改性白土的吸附脱附等温线,图3是它们的孔分布。
原高岭土的吸附脱附等温线属 型,具有类似B 型的滞后回环,表明原高岭土的典型孔结构是具有平行壁和狭缝状的毛细孔[4]孔范围。
经过热和酸改性,高岭土的吸附量明显增加,呈现出典型的 型等温线和低压滞后现象。
在A l2O3 HC l的酸反应体系中形成的酸改性白土的吸附能力进一步增加,等温线转变为 型,出现了典型的E类滞后回环,其孔结构应具有细颈和广体的管子或墨水瓶形状的特点。
从孔分布来看,原高岭土孔分布范围较广,主要以大孔和微孔为主,但数量较少,表现在孔体积和比表面积低。
酸改性高岭土存在中孔分布,平均孔径约3.0nm。
在A l2O3 HC l体系中形成的酸改性白土的中孔特征明显,平均孔径集中在3.0nm以上,孔体积和比表面积都较高。
图2 高岭土改性前后的吸附脱附等温线a—外加A l2O3酸改性高岭土;b—酸改性高岭土;c—原高岭土图3 高岭土改性前后的孔径分布曲线a—外加A l2O3酸改性高岭土;b—酸改性高岭土;c—原高岭土3.3 反应温度对酸改性白土孔性质的影响在A l2O3 HC l体系中,95℃形成的酸改性白土的等温线呈现 型,具有E型滞后回环。
提高反应温度至200℃,产物的等温线转变成 型,中孔特征更加明显。
同时,滞后回环也发生了变化,由E型转变成B型,低压滞后程度减弱,表明所形成的孔结13第5期 刘从华等.酸碱改性高岭土性能的研究 .比表面积和孔结构 图4 HC l A l 2O 3体系中反应温度对改性高岭土吸附脱附等温线的影响a —200℃;b —95℃图5 HC l A l 2O 3体系中反应温度对改性高岭土孔径分布的影响a —95℃;b —200℃构更为开阔(图4、5)。
3.4 碱改性白土的孔结构特征高岭土改性的另一个途径是在900～1200℃下焙烧高岭土,充分活化高岭土中的氧化硅,再与碱性物质进行抽提反应,形成所谓的碱改性白土。
典型碱改性白土的吸附脱附等温线如图6所示。
这是一种典型的 型等温线,在相对压力P P 0=0.45～0.65的滞后回环十分明显,可能是E 型和A 型两种回环叠加的结果。
A型回线所反映的孔结构是两端都开放的圆柱形毛细孔;E 形回线所反映的是具有细颈和广体的管子或墨水瓶形状的孔结构。
也就是说,在碱改性白土中明显存在开放和收缩两种孔结构。
另外,可以看到等温线在相对压力P P 0为1左右时急剧往上凸,表明碱改性白土中还存在部分大孔结构,这种吸附脱附等温线与高温合成的图6 碱改性高岭土的吸附脱附等温线M C M 241分子筛是很相似的[6]。
为了对比碱改性白土和酸改性白土的孔结构,又在A SP 2400型自动吸附仪上(其它孔分布数据都是在Om n iso rp 360型自动吸附仪上分析的)测定了两种典型活性白土的中孔分布(见图7)。
两种改性高岭土中孔的平均孔径都在4.0nm 左右,碱改性白土的吸附量更大,孔分布更集中,这表现在吸附脱附等温线滞后回环的P P 0范围窄。
酸改性白土的平均孔径比图3所示的略大,这可能是两台孔分布测定仪的测试条件不同所至。
图7 酸、碱改性高岭土的孔径分布对比a —碱改性高岭土;b —酸改性高岭土3.5 改性高岭土的比表面积选定偏高岭土的温度为850℃,从盐酸的量、酸浓度、反应温度和反应时间四个方面考察了酸反应条件对酸改性白土比表面积的影响。
试验基本反应条件:酸量15%,酸浓度2m o l L ,95℃,7h 。
图8和图9分别列出了酸量和反应时间对产物比表面积的影响,可以看出,随着反应时间的延长,酸改性白土的比表面积增加。
同时,产物比表面积也随着反应温23 石 油 炼 制 与 化 工 1999年 第30卷 图8 酸量对改性高岭土比表面积的影响图9 反应时间对改性高岭土比表面积的影响度的升高而上升,这符合一般的反应动力学规律。
当反应时间超过10h 后,产物比表面积增加十分缓慢,表明酸反应过程达到了平衡。
而酸量过高和过低都不利于形成高比表面积的产物,酸浓度的影响与此十分相似,这与酸抽提反应过程所需适当的酸度有关。
在试验设定的酸量和酸浓度范围内,反应温度和反应时间是影响酸改性白土比表面积的主要因素。
4 结 论(1)多种酸反应体系相比,在A l 2O 3 HC l 体系中形成的孔结构最为理想,具有明显的中孔分布,提高反应温度,中孔特征更加突出,孔道更加通畅。
(2)碱改性白土的吸附脱附等温线为 型,具有典型的中孔特征。
高岭土经过酸或碱改性,都可以获得平均孔径在4.0nm 左右的中孔材料,但是碱改性白土的吸附量更大,孔分布更集中。
(3)酸量和酸浓度适中才有利于提高改性高岭土的比表面积,提高反应温度和延长反应时间可以改善其比表面积。
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