專利名稱：牛羊油脫色用快濾性凹土吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸附劑的制備方法，具體涉及一種牛羊油脫 色用快濾性凹土吸附劑的制備方法。
技術(shù)背景為了制備泡沬豐富、去污力強的皂類產(chǎn)品，需要各種油脂相搭配，典型配方是80%的牛羊油和20%的椰子油。隨著 生活水平的提高，人們對香皂的質(zhì)量要求也大大提高，生產(chǎn) 上對油脂色度的要求也越來越嚴格?，F(xiàn)在，國內(nèi)使用的牛羊油大部分來自澳大利亞和新西 蘭，也有從美國和加拿大進口的。牛羊油中混入的色素包括 天然色素和儲存過程中產(chǎn)生的非天然色素兩類。油脂的脫色 方法主要為吸附法和化學(xué)法，皂化工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的是 吸附法，該方法的關(guān)鍵是選擇合適的吸附劑和適宜的工藝操 作條件。工業(yè)上皂化用油脂脫色吸附劑主要為活性白土，用量隨 油脂品種、質(zhì)量及脫色要求而定， 一般為3% 5%，最高可 達10%，活性白土對牛羊油脫色效果好，但價格是凹凸棒黏 土 (簡稱凹土)的3倍左右。凹土是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物， 具有特殊的纖維結(jié)構(gòu)、不同尋常的膠體和吸附性能。凹土在 中國江蘇、安徽以及美國佛羅里達州儲量非常大。其中產(chǎn)量以江蘇盱眙居首位，占中國凹土儲量的70%，占全球凹土總 儲量的近50%，為世界優(yōu)質(zhì)礦藏。凹土制備的吸附劑已廣泛應(yīng)用于植物油脫色精煉以及 汽油、柴油、航空煤油的脫色凈化等方面，但用于牛羊油脫 色的研究報道甚少。牛羊油和植物油的黏度、分子量大小都 有明顯差別，而且主要色素分子大小也不同，凹土對植物油 脫色效果較好，但在牛羊油脫色方面效果欠佳，凹土由于本 身的膠體性能黏性高，在脫色完后過濾時，造成過濾速度偏 慢，影響生產(chǎn)效率。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種牛羊油脫色用快濾性凹土吸附劑的制備方法，通過該方法改性凹土的孔結(jié)構(gòu)性能，提 高其對牛羊油的脫色率，同時改善其過濾性能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案的原理是通過硫酸和熱處理相 結(jié)合，改變凹土的孔徑分布，使其適合于牛羊油的脫色，同 時引入化學(xué)處理，降低脫色過程中凹土表面膠體的生成，提 高脫色后過濾速度。本發(fā)明的制備方法包括以下具體步驟首先，酸化處理凹土，每lg凹土用5ml濃度3-7。/()的硫酸溶液處理，300rpm 攪拌，酸化溫度90。C，時間3-4h，酸化結(jié)束后過濾，濾餅用自來水沖洗至pH中性，然后，濾餅化學(xué)處理，將濾餅加入 自來水，每200g凹土加入5-15g的硫酸鉀，攪拌反應(yīng)2h， 反應(yīng)結(jié)束后過濾；最后，濾餅熱處理，濾餅于105。C恒溫干 燥2h，烘干的濾餅在馬弗爐中280-320。C焙燒活化lh，研磨 過篩至100目得快濾性凹土吸附劑。未活化前的凹土原礦粉末是緊緊團聚在一起，呈土塊 狀，表面相對光滑，不利于牛羊油吸附脫色，如圖1放大5 千倍的掃描電鏡所示。酸、熱處理都能改變凹土的孔結(jié)構(gòu)，從而改善其吸附性 能。當(dāng)凹土主要孔道大于色素分子，才能使色素分子充分進 入凹土孔道被脫除，但對于牛羊油脫色，并不是吸附材料的 孔道越大越好，只有孔道和色素分子越接近，進入孔道內(nèi)的 色素分子才不容易脫附，脫色率才會提高。經(jīng)過恰當(dāng)?shù)牧蛩帷?熱活化改性處理，凹土表面晶束分散開來，明顯變粗糙，同 時表面生成許多孔道，如圖2放大5千倍的掃描電鏡圖所示， 這是因為酸活化能除去原凹土中的碳酸鹽類等雜質(zhì)，起到疏 通孔道和增加比表面的作用，有利于牛羊油吸附脫色。凹土結(jié)構(gòu)中的八面體層邊緣陽離子(主要為Mg2+)隨著 硫酸濃度增大而不斷減少，Al八面體的溶解速率小于Mg八 面體溶解速率，硫酸與凹土反應(yīng)過程是從晶體外部邊緣向內(nèi) 擴散的，屬于質(zhì)子外表面滲透機理，過高的硫酸濃度活化， 會使八面體陽離子近于完全溶解，Mg、 Al相對含量急劇下 降，四面體失去支撐，晶體結(jié)構(gòu)可能坍陷，內(nèi)孔消失，反而使其對牛羊油的脫色能力明顯降低。高溫焙燒后的凹凸棒土，孔隙率與當(dāng)量孔隙直徑能明顯 提高。凹土是含水的富鎂鋁硅酸鹽，分子式中三種水存在凹土不同結(jié)構(gòu)中孔道水在50。C 18(TC下可以脫出；空穴壁與 陽離子配位時的結(jié)晶水在210。C 350。C下脫出；結(jié)構(gòu)水在 35(TC 55(TC下脫出。三種不同狀態(tài)的7JC，在晶體結(jié)構(gòu)中， 孔道水、結(jié)晶水易脫出，并隨焙燒溫度的提高逸出水量提高， 結(jié)構(gòu)水要在350。C以上的高溫才能逸出，60(TC左右全部失 水，70(TC時晶體結(jié)構(gòu)破壞，生成新相。焙燒溫度與脫色力 有較好的相關(guān)性，其脫色力隨焙燒溫度提高而提高， 一般 400。C時達最高峰，溫度再升高，脫色力會急驟下降，吸附 效果也下降。硫酸活化反應(yīng)過程中，H+置換了凹土八面體中的A產(chǎn)， 生成硫酸鋁，在脫色過程中形成穩(wěn)定的懸浮液，這種懸浮液 的分散相由凹土的顆粒及其表面上的硫酸鋁構(gòu)成，硫酸活化 后的凹土使用中，這種膠體性能會使過纟慮速度明顯變慢。在 凹土活化過程中加入硫酸鉀有如下反應(yīng)3Al2(S04)3+K2S04+7H20=K2Al(S04)4(OH)2+6H2S04 這樣能在凹土顆粒表面形成雙電層鉀的不溶性堿式硫酸鋁 無機化合物，從而改善硫酸活化后凹土在牛羊油脫色使用中 的過濾性能。本發(fā)明具有以下優(yōu)點①通過對凹土進行適當(dāng)?shù)乃岷蜔?活化改性處理，可以提高其對牛羊油的j說色效果，從而使其能替代活性白土，降低生產(chǎn)成本；②本發(fā)明引入恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué) 處理，能明顯提高凹土的過濾性能，提高脫色生產(chǎn)效率。


圖1為凹土原礦粉末放大5千倍的掃描電鏡圖。 圖2為凹土吸附劑放大5千倍的掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例，進一步詳細地描述本發(fā)明。應(yīng) 理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方 式限制本發(fā)明的范圍。實施例1:配制硫酸濃度為5%的溶液1L，稱取200g凹土加入到配 置好的硫酸溶液中以300rpm不停攪拌，酸化溫度為90°C， 時間4h，酸化結(jié)束后過濾，濾餅用自來水沖洗至pH中性； 將濾餅加入100ml自來水，再加入10g硫酸鉀，繼續(xù)攪拌反 應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾；濾餅105。C恒溫干燥2h，烘干濾餅 在馬弗爐中30(TC焙燒lh，研磨過篩至100目放入真空干燥 器內(nèi)待用。用荷蘭ANKERSMID公司的BELSORP-II比表面與孔 徑分布儀測試改性后的凹土，其比表面積為215.36m2/g，平 均孔隙直徑為9.45nm。稱取上述15g改性凹土與500ml牛羊油一起放入圓底燒 瓶內(nèi)，控制脫色溫度為100°C ，以300rpm不停攪拌30min， 脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為96%，過濾時間為4.6min。實施例2:將活化用的硫酸濃度改為10%，其余條件同實施例1不 變，脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為89%，過濾時 間為4.4min，凹土的比表面積為232.52m2/g，平均孔隙直徑 為12.45nm。經(jīng)比較得知，活化用的酸濃度較高，凹土比表 面和孔徑都有所提高，但脫色效果卻略有下降。實施例3:將活化用的硫酸濃度改為20%，其余條件同實施例1不 變，脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為78%，過濾時 間為4.1min，凹土的比表面積為221.78m々g，平均孔隙直徑 為14.31nm。經(jīng)比較得知，活化用的酸濃度過高時，凹土晶 體結(jié)構(gòu)可能被破壞，其比表面有所降低，但平均孔徑還是有 所提高，脫色效果卻明顯降低，可見脫色率與孔徑有較大的 關(guān)系，并非越大越好。實施例4:稱取200g凹土不用硫酸活化，而是加入100ml水溶液 中，再加入10g硫酸鉀，以300rpm不停攪拌2h，過濾，于 105。C恒溫干燥2h，在馬弗爐中30(TC焙燒活化lh，研磨過 篩至100目后放入真空干燥器內(nèi)待用。稱取15g凹土與500ml 牛羊油一起放入圓底燒瓶內(nèi)，控制脫色溫度為IO(TC，以 300rpm不停攪拌30min，脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫 色率為48%，過濾時間為5.6min，凹土的比表面積為162.68m2/g，平均孔隙直徑為7.21nm。可見未經(jīng)酸活化，僅 熱活化的凹土對牛羊油的脫色率較差，而且過濾性能也不 好。實施例5:除了酸活化后在馬弗爐中焙燒溫度為400°C，其余條件 同實施例l不變，脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為 88%，過濾時間為4.3min?？梢娏蛩峄罨?，再熱活化時， 溫度不宜過高，否則脫色率反而有所降低。實施例6:除了不加入硫酸鉀，其余條件同實施例l不變，脫色結(jié) 束后，真空抽濾，測試其脫色率為94%，過濾時間為7.5min。 硫酸鉀的加入與否對牛羊油的脫色率影響不大，但對過濾速 率影響明顯，不加入硫酸鉀，過濾時間幾乎延長了l倍。實施例7:除了硫酸鉀的加入量為5g，其余條件同實施例1不變， 脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為95%，過濾時間為 6.2min。實施例8:除了硫酸鉀的加入量為15g，其余條件同實施例1不變， 脫色結(jié)束后，真空抽濾，測試其脫色率為93%，過濾時間為 3.9min。
權(quán)利要求
1.牛羊油脫色用快濾性凹土吸附劑的制備方法，其特征在于通過硫酸和熱處理相結(jié)合，改變凹土的孔徑分布，同時引入化學(xué)處理，降低脫色過程中凹土表面膠體的生成；包括以下具體步驟首先，酸化處理，每1g凹土用5ml濃度3-7％的硫酸溶液處理，300rpm攪拌，酸化溫度90℃，時間3-4h，酸化結(jié)束后過濾，濾餅用自來水沖洗至pH中性；然后，濾餅化學(xué)處理，將濾餅加入自來水，每200g凹土加入5-15g的硫酸鉀，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾；最后，濾餅熱處理，濾餅于105℃恒溫干燥2h，烘干的濾餅在馬弗爐中280-320℃焙燒活化1h，研磨過篩至100得快濾性凹土吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了牛羊油脫色用快濾性凹土吸附劑的制備方法，包括以下具體步驟首先酸化處理，每1g凹土用5ml濃度3-7％的硫酸溶液處理，300rpm攪拌，酸化溫度90℃，時間3-4h，酸化結(jié)束后過濾，濾餅用自來水沖洗至pH中性；然后濾餅化學(xué)處理，將濾餅加入自來水，每200g凹土加入5-15g的硫酸鉀，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾；最后，濾餅熱處理，濾餅于105℃恒溫干燥2h，烘干的濾餅在馬弗爐中280-320℃焙燒活化1h，研磨過篩至100目得快濾性凹土吸附劑。本發(fā)明通過對凹土進行酸、熱及化學(xué)處理，提高其對牛羊油的脫色效果，使其替代活性白土降低工業(yè)生產(chǎn)成本。
文檔編號C11B3/10GK101327422SQ20081002125
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者張運華, 濤 胡, 金葉玲, 勇 陳, 靜 陳 申請人:淮陰工學(xué)院