膨潤(rùn)土貓砂制備

1、課 程 論 文 任 務(wù) 書學(xué)生姓名杜明明指導(dǎo)教師康武奎論文題目貓砂的制備及應(yīng)用論文內(nèi)容（需明確列出研究的問(wèn)題）：資料、數(shù)據(jù)、技術(shù)水平等方面的要求：符合科學(xué)論文或社會(huì)科學(xué)論文的寫作規(guī)范。文章要求語(yǔ)言簡(jiǎn)練、通順、條理清楚、論證嚴(yán)謹(jǐn)、圖表說(shuō)明清晰。論文不少于3000 字。論文均用A4 紙打印，報(bào)告題目用 3 號(hào)黑體，正文用小4 號(hào)宋體，一級(jí)標(biāo)題用小4 號(hào)黑體，行距設(shè)為固定值 25，表格可根據(jù)情況設(shè)置行距。采用左側(cè)裝訂。發(fā)出任務(wù)書日期完成論文日期教研室意見（簽字）院長(zhǎng)意見（簽字）青 島 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)本 科 生 課 程 論 文論 文 題 目貓砂的制備及應(yīng)用 學(xué)生專業(yè)班級(jí)應(yīng)用化學(xué) 1003 班學(xué)生姓名（

2、學(xué)號(hào)）杜明明（20104891） 指 導(dǎo) 教 師康武奎完 成 時(shí) 間2013.12.10膨潤(rùn)土沸石制備貓砂實(shí)驗(yàn)研究摘要：本文利用 X 射線衍射、SEM 及化學(xué)分析等方法，研究了北票膨潤(rùn)土及沸石特性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，找出了沸石改性較好的試驗(yàn)條件， 確定了膨潤(rùn)土與沸石的最佳配比，制備的貓砂成本較低，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞：膨潤(rùn)土；沸石；貓砂；吸氨量Study on Preparation of Cat Litter with BentoniteZeolite Abstract:The characteristics of the bentonite and zeolite in Beipiao ar

3、e studiedbyXRD,SEM,chemicalanalysisandsoon.Theoptimum modifying conditions of the zeolite and the best ratio of bentonite and zeoliteare are determined through experiment. Its cost is low. It has acompetitive in the market.Key words：bentonite；zeolite；cat litter；ammonia absorption quantity引言寵物貓砂作為一種環(huán)

4、保產(chǎn)品，需求量隨著人們生活水平的提高而不斷增加。而貓砂產(chǎn)品有很多種，但以膨潤(rùn)土為原料的貓砂產(chǎn)品占據(jù)著貓砂市場(chǎng)的最大份額。國(guó)內(nèi)的膨潤(rùn)土貓砂產(chǎn)品，其吸水性能和結(jié)團(tuán)性能已經(jīng)有了很大的提高，與進(jìn)口貓砂產(chǎn)品不相上下，但在除臭性方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品的指標(biāo)，其性能一直沒有得到改善和發(fā)展。為了提高國(guó)內(nèi)膨潤(rùn)土貓砂產(chǎn)品除臭性能，本論文利用北票華源膨潤(rùn)土為主要原料，添加吸附氨氮性能優(yōu)良的斜發(fā)沸石，制備具有優(yōu)良的吸水性、除臭性和結(jié)團(tuán)能力的寵物貓砂。膨潤(rùn)土原礦性質(zhì)分析膨潤(rùn)土基本特征分析北票膨潤(rùn)土的主要礦物成分是鈣質(zhì)蒙脫石，其含量為 40一 70； 其它伴生雜質(zhì)礦物主要為石英，另外還有少量的綠泥石、方解石、方英石及有機(jī)

5、質(zhì)等。該膨潤(rùn)土屬沉積火山碎屑巖改造型，呈灰白色，致密塊狀，質(zhì)純，具蠟質(zhì)光澤，粘結(jié)性，鋸齒狀斷口。干燥后多呈不規(guī)則碎塊，遇水散解、膨脹。膨潤(rùn)土化學(xué)成份見表 11。表 1膨潤(rùn)土化學(xué)成分Tab.1chemical composition of bentonite/ 由表 1 可知，該膨潤(rùn)土的 SiO ：Al O ，質(zhì)量比大于 5，與理論值223(2.36)差距較大，說(shuō)明這種膨潤(rùn)土中含較多雜質(zhì)，堿金屬氧化物含量少于堿土金屬氧化物含量，基本說(shuō)明該膨潤(rùn)土為鈣基膨潤(rùn)土。膨潤(rùn)土 XRD 分析不同的礦物晶體進(jìn)行 x 射線衍射后，所得到的衍射現(xiàn)象是不同的，從 XRD 圖譜可以了解礦物的結(jié)晶程度和水化程度，借以判斷

6、礦物的種類及其相對(duì)含量2,3。利用 x 射線衍射試驗(yàn)，根據(jù)蒙脫石的特征面網(wǎng) d 的變化，可以判定膨潤(rùn)土類型。利用 DX-2000 型 x 射線001衍射 XRD 測(cè)試條件為電壓 40 kV，電流 40 mA，Cu 靶，起始角2，終止角90，掃描速度0.06s。膨潤(rùn)土的XRD 圖譜見圖 1。圖 1北票華源膨潤(rùn)土原礦XRD 圖譜Fig.1XRD pattern of bentonite ore of Huayuan Beipiaodd蒙脫石族礦物的為重要的衍射峰，根據(jù)如值大小來(lái)劃分001001001蒙脫石的類型4，由圖 1 可知：北票華源蒙脫石的 d為 1.39789nm,d為鈣基蒙脫石；蒙脫石的

7、峰峰體較窄，峰頂尖銳，峰的對(duì)稱性較001好，說(shuō)明該蒙脫石結(jié)晶度較好。膨潤(rùn)土性能指標(biāo)試驗(yàn)膨潤(rùn)土的性能指標(biāo)較多，本研究?jī)H測(cè)試了蒙脫石含量、膠質(zhì)價(jià)、膨脹容、pH 值、粒度和吸水性，試驗(yàn)結(jié)果見表 24。表 2膨潤(rùn)土性能指標(biāo)Tab.2Performance indicators of bentonite通過(guò)上述試驗(yàn)可以看出，該膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為 63，雜質(zhì)含量較多；該膨潤(rùn)土的粒度較細(xì)，D90=86um 吸水比為 618，2h 吸水率較高，吸水性較好。膨潤(rùn)土掃描電鏡試驗(yàn)利用掃描電子顯微鏡(島津 SEMSS550)對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行形貌分析，測(cè)試結(jié)果如圖 2 所示。圖 2北票華源膨潤(rùn)土SEM 實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.2

8、SEM image of bentonite of Beipiao Huayuan圖 3北票沸石原礦XRD 圖譜Fig.3XRD pattern of zeolite ore of Beipiao通過(guò)掃描電鏡可以看出，膨潤(rùn)土原礦中粒度分布比較細(xì)，而且聚團(tuán)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，但能夠看出這種膨潤(rùn)土的層狀結(jié)構(gòu)。沸石原礦性質(zhì)分析試驗(yàn)所用沸石是北票沸石，由沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心利用德國(guó)Bluker 公司D8 型x 射線衍射儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)試條件：電壓40 kV，電流 40 mA，Cu 靶，掃描速度 0.5 s，北票沸石原礦的XRD譜圖如圖 3 所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出5，該沸石中主要礦物為斜發(fā)沸石、石英和

9、透長(zhǎng)石以及含有少量非晶質(zhì)。通過(guò)化學(xué)分析方法對(duì)沸石進(jìn)行了化學(xué)成分分析，結(jié)果見表 5。表 5 沸石原礦化學(xué)組成分析結(jié)果Tab.5 Analysis results of chemical compositionO2O3硅鋁比值是研究沸石化學(xué)性質(zhì)的重要數(shù)據(jù)，硅鋁比值的大小直接影響沸石的某些性能，尤其是離子交換性和耐酸性。根據(jù)硅鋁比值的不同可將沸石劃分為高硅沸石 (Si02A1203，8)、中硅沸石(SiO2223Al=48)、低硅沸石(SiOAl4)，經(jīng)計(jì)算該北票沸石硅鋁比值為 5.77，屬中硅沸石。膨潤(rùn)土沸石制備貓砂實(shí)驗(yàn)研究膨潤(rùn)土鈉化實(shí)驗(yàn)通過(guò)試驗(yàn)6確定了該種膨潤(rùn)土半干法鈉化工藝條件為：Na CO的

10、用量23為 2，加水量 20，陳化時(shí)間為 3 d，用擠壓機(jī)擠壓。沸石活化實(shí)驗(yàn)沸石是一種多孔結(jié)構(gòu)的礦物，其吸附性較好，但天然沸石不經(jīng)處理直接利用效果較差，因此必須對(duì)沸石進(jìn)行處理，處理方法不同，效果不同。具體處理方法如下7：方法1：原礦直接改性，即將沸石原礦分別用1 m/L 鹽酸、1 m/L HaOH、 1 m/L NaCl 溶液浸泡l0h，用蒸餾水洗凈，于 105C 烘干。方法 2：強(qiáng)酸預(yù)處理+無(wú)機(jī)鹽改性，即將沸石原礦先用 1 moLL 鹽酸溶液浸泡 10 h，用蒸餾水洗滌并于105烘干。然后將烘干后的沸石再投入到 1 molL NaCl 溶液浸泡 10 h，蒸餾水洗凈，于 105烘干。方法 3

11、：強(qiáng)堿預(yù)處理+無(wú)機(jī)鹽改性，即將沸石原礦先用 1 m/L NaOH 溶液浸泡 10 h，用蒸餾水洗滌并于 105烘干。接著將烘干后的沸石再投入到 1molLNaCl 溶液浸泡 10 h，用蒸餾水洗凈，于 105烘干。準(zhǔn)確稱取沸石原礦及上述制得的改性沸石各 05 g，投入到裝有50 mL 濃度為 10 mgL 氨氮模擬水樣的燒杯中，溫度25。燒杯放在磁力攪拌器上攪拌 30 min 后靜置 10 h，取上層清液測(cè)定溶液中的氨氮濃度。氨氮濃度的測(cè)定用納氏試劑分光光度法，試驗(yàn)結(jié)果見表 6。表 6 不同方法處理的沸石氨氮去除率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Testing result of different mo

12、dification scheme由表 6 可以看出，利用鹽酸預(yù)處理，然后用NaCl 溶液改性效果最好，但與直接利用 NaCl 溶液改性效果相差不大，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，試驗(yàn)選用直接利用NaCl 溶液改性。貓砂制備實(shí)驗(yàn)為了確定貓砂的最佳配方，以 NaCl 溶液改性得到的改性沸石和鈉化膨潤(rùn)土為原料，進(jìn)行不同配比的貓砂性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表7。表 7 不同配比的膨潤(rùn)土沸石貓砂性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.7 The cat litter performances of the different ratio between bentonite and zeolite通過(guò)表 7 可以看出，隨著沸石添加量的增加

13、，吸氨量增加。吸水速度基本上是逐漸減小，其它指標(biāo)變化不大。但綜合分析后發(fā)現(xiàn)， 4號(hào)樣效果較好，各種性能指標(biāo)超過(guò)國(guó)產(chǎn)貓砂的性能指標(biāo)，與國(guó)外進(jìn)口貓砂性能指標(biāo)接近。因此，膨潤(rùn)土與沸石的配比為 95：5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析用 NaCl 作沸石改性劑改性效果較好的原因是：當(dāng) Na+替代了Ca“和Mg2+金屬離子，不會(huì)破壞沸石的品格結(jié)構(gòu)，又由于Na+更容易從孔中出入從而易于與溶液中的 NH4+進(jìn)行交換，使改性沸石對(duì)氨氮的吸附交換量增加。因此，沸石對(duì)寵物貓砂除臭能力的提高起到極大的作用。結(jié)論北票膨潤(rùn)土屬鈣基膨潤(rùn)土，結(jié)晶較好；蒙脫石含量為 63，雜質(zhì)含量較多；該膨潤(rùn)土的粒度較細(xì)，吸水比為 61.8，2 h 吸水率較

14、高， 吸水性較好；北票沸石中主要礦物為斜發(fā)沸石、石英和透長(zhǎng)石以及含有少量非晶質(zhì)，屬中硅沸石；用l moLL NaCl 作改性劑對(duì)沸石進(jìn)行改性，改性效果較好； (4)膨潤(rùn)土與沸石的最佳配比為 95：5，制備的貓砂的性能優(yōu)于國(guó)產(chǎn)貓砂的性能，接近或超過(guò)國(guó)外進(jìn)口貓砂的性能，除臭能力已超過(guò)進(jìn)口貓砂。參考文獻(xiàn)李彩霞，任瑞晨，劉健，等有機(jī)物膨潤(rùn)土復(fù)合球團(tuán)粘結(jié)劑的研究J硅酸鹽通報(bào)，20lI，30(4)：809-812于華，劉子利，張雪風(fēng)，等硅溶膠改性膨潤(rùn)土的研究 J硅酸鹽通報(bào)，2005，(2)：36-39黃彥林李英堂，吳彬信陽(yáng)上天梯膨潤(rùn)土礦工藝礦物學(xué)特征研究J巖石礦物學(xué)雜志2000，19(1)：88-95，張?jiān)鲋荆瑮畲盒l(wèi)，?？〗芏嗫滋贾鶖f膨潤(rùn)土的制備與表征J硅酸鹽學(xué)報(bào)2008，36(7)：1009 一l0l2許家友，班華真，葉常青，等超細(xì)沸石組裝 MAH 對(duì) PVc 力學(xué)性能的影響J高分子材料與工程