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CN107098355A - 一种膨胀蛭石快速剥离方法 - Google Patents

一种膨胀蛭石快速剥离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种膨胀蛭石快速剥离方法，该方法包括：a、获取膨胀蛭石快速剥离器；b、将膨胀蛭石和液体送入所述筒体中，并开启搅拌电机和旋转电机使搅拌桨以及筒体沿相反的方向旋转，进行剥离；c、剥离一定时间后，停止各电机，将搅拌电机、搅拌桨和刀片移除；d、启动底座离心泵，进行离心分离；e、根据离心转速和出料位置，获得不同大小的蛭石片；f、将搅拌桨上的刀片换成刮刀，刮下桶壁上的固体物料；g、根据需要补加新膨胀蛭石，重复以上过程进行剥离。本发明的剥离方法能够实现蛭石快速剥离，不产生大颗粒固体，分级剥离，实现了蛭石的全剥离，具备工艺简单，易于推广，具有明显的经济价值。

Description

一种膨胀蛭石快速剥离方法
技术领域
本发明涉及层状固体物料剥离的，制备纳米材料技术领域，具体涉及一种膨胀蛭石快速剥离方法。
背景技术
蛭石是我国有较好资源远景和潜在优势的非金属矿产之一，是一种重要的非金属矿物，也是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，属层状硅酸盐，价廉易得。蛭石能耐高温，是热的不良导体，具有良好的电绝缘性；膨胀蛭石易于吸水性和吸湿性；高温下膨胀，易于剥离。蛭石具有较好的层间阳离子交换能力、膨胀能力、吸附能力、隔音性、隔热性、耐火性、耐冻性等特点，并且化学性质稳定，不溶于水，无毒、无味，无副作用，工业上主要是利用其良好的吸附性能和离子交换性能处理含重金属和有机阳离子的废水、制备抗菌材料和保温材料、蛭石助滤剂、净化剂和有机蛭石等。
公开号为CN1302778A的中国专利文献公开了一种蛭石膨胀工艺。该专利是将蛭石加入化学试剂(如植物油、KNO3等)进行预处理,然后进行加热至300℃～400℃,可使蛭石达最大膨胀倍数。膨胀温度远远低于通常的最佳膨胀温度850℃～950℃,节约了能源、降低了成本、增加了效益。
公开号为CN102167530A的中国专利文献公开了一种蛭石膨胀与有机改性一体化的制备工艺，包括步骤如下：1)取蛭石颗粒料经150～1000℃的膨胀装置中作用15～300s出料；2)对步骤1)的膨胀蛭石实施冷却降温处理；3)经步骤2)冷却降温后的膨胀蛭石物料再送入连续混合机中，同时，向其中的膨胀蛭石物料喷洒有机改性剂，并连续搅拌混合均匀；4)将混合均匀的膨胀蛭石物料经旋风分级机分级后，使其有机改性剂在膨胀蛭石物料的表面进一步分散并包覆均匀，得到2～4个粒级的有机改性膨胀蛭石产品。其将蛭石膨胀及疏水改性两工艺段结合为一体，充分利用蛭石膨胀后的余热，对膨胀蛭石表面进行改性，在后续运输、存储过程中不吸潮，具节能降耗效果，有益于推广实施。
蛭石是一种层状材料，工业应用的关键是在利用前先进行膨胀，获得层状材料。工业上，一般蛭石在高温下能够膨胀，进行膨胀。此种膨胀蛭石在废水处理上具有明显优势，在水处理上获得广发应用。但是，获得膨胀蛭石颗粒大，比表面积小，反应速度低，再生率低，工业应用严重受限。因此，制备膨胀蛭石后，如何再次剥离获得纳米蛭石片才是扩大蛭石应用的关键问题。因此，开展膨胀蛭石纳米蛭石片的研究具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膨胀蛭石快速剥离方法，能够实现蛭石快速剥离，不产生大量未剥离的膨胀蛭石，实现了剥离和分离耦合，具备工艺简单，易于推广，具有明显的经济价值。
为实现上述目的，本发明提供一种膨胀蛭石快速剥离方法，该方法包括：a、获取膨胀蛭石快速剥离器；其中，所述膨胀蛭石快速剥离器包括筒体、搅拌电机、搅拌桨、旋转电机、底座和可固定在所述搅拌桨上的刮刀，所述筒体顶部开口底部密封，所述搅拌电机与搅拌桨传动连接且所述搅拌桨从上至下伸入所述筒体中，所述旋转电机容纳与所述底座中并与底座固定连接，所述筒体位于所述底座上方且所述旋转电机传动所述筒体以使所述筒体沿其轴线转动，所述搅拌桨由上至下设置有多级刀片，每级刀片附近的筒体侧壁上开设有出水口，所述出水口连通有水泵；b、将膨胀蛭石和液体送入所述筒体中，并开启搅拌电机和旋转电机使搅拌桨以及筒体沿相反的方向旋转，使膨胀蛭石进行剥离；c、剥离完成一定时间后，停止各电机，将搅拌电机、搅拌桨和刀片后通过自动升降机升高，移除；开启旋转电机，进行离心分离，通过控制转速，实现不同粒径的分离，大颗粒被甩到壁上，小颗粒在液体中；d、从上至下依次开启水泵使筒体中剥离的蛭石随液体送离，获得不同粒径的蛭石片，再通过超高速离心或过滤获得微米或纳米蛭石片；e、将搅拌桨上的刀片换成刮刀，采用自动升降机送入筒体，自下往上加入液体，采用刮刀刮下所述筒体侧壁附着上的膨胀蛭石并在筒体中加入液体清洗刮刀，把刮刀更换为搅拌桨，补充新物料膨胀蛭石，并重复步骤b和c直至所述膨胀蛭石进行剥离。
可选的，所述刀片和出水口均为三个。
可选的，所述刮刀的一端形成为沿竖直方向延伸的弧形，另一端形成有用于固定在转轴上的固定环。
可选的，所述水泵通过管道与所述出水口连通，所述管道上设置有截止阀。
可选的，步骤b中所述膨胀蛭石和液体的比例为0.01-100克/升。
可选的，所述搅拌电机的转速为2000-18000转/分钟，所述旋转电机的转速为1000-10000转/分钟。
可选的，步骤b中剥离的时间为10-180分钟。
可选的，在水中加入助剥离剂提高剥离效率，所述助剥离剂是氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铝或氯化铁。
可选的，在水中可以加入改性剂，实现剥离和改性的耦合，所述改性剂是十六烷基溴化铵、阳离子聚丙烯酰胺、十四烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵。
可选的，所述刀片包括上中下三级子刀片。
本发明方法具有如下优点：
与现有技术相比，具有明显创新性：1)本发明实现了剥离和分离的耦合；2)改性与剥离的耦合；3)能够根据需要提供不同大小的蛭石片，最小的能到纳米尺寸；4)逆向剥离，剥离效率提高；5)克服了蛭石片状材料的难以用普通球磨粉碎的难题，实现了层状材料的剥离。本发明方法一方面能够提供具有极好吸附效果的蛭石纳米片，另一方面本发明采用的蛭石剥离器具有结构简化、剥离快速，能量损耗低，易于分离，设备简单、生产效率提高、无原料浪费、污染物少，具有明显的经济价值，实现膨胀蛭石的快速剥离，制备纳米蛭石片，为下一步蛭石的工业应用奠定基础。
附图说明
图1是本发明剥离器一种具体实施方式的结构示意图。
图2是蛭石原矿的照片。
图3是膨胀蛭石的照片。
图4是膨胀蛭石剥离后的胶体溶液。
图5是膨胀蛭石的扫描电镜图。
图6是剥离后的蛭石的高分辨电镜图。
图7是采用本发明的剥离器不同转速下获得的剥离蛭石对亚甲基蓝的吸附效果图(由下至上分别是2000转/分钟，3000转/分钟，4000转/分钟，5000转/分钟，6000转/分钟)。
图8是蛭石原矿对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图9是40目剥离蛭石颗粒对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图10是80目剥离蛭石颗粒对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图11是120目剥离蛭石颗粒对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图12是160目剥离蛭石颗粒对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图13是200目剥离蛭石颗粒对亚甲基蓝的吸附效果图(横坐标为吸光度：％，纵坐标为时间：min)。
图14为200目的蛭石片亚甲基蓝吸附效果对比图(左侧为吸附前，右侧为吸附后)。
图15为本发明刀片一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种膨胀蛭石快速剥离方法，该方法包括：a、获取膨胀蛭石快速剥离器；其中，所述膨胀蛭石快速剥离器包括筒体1、搅拌电机2、搅拌桨3、旋转电机4、底座5和可固定在所述搅拌桨3上的刮刀9，所述筒体1顶部开口底部密封，所述搅拌电机2与搅拌桨3传动连接且所述搅拌桨3从上至下伸入所述筒体1中，所述旋转电机4容纳与所述底座5中并与底座5固定连接，所述筒体1位于所述底座5上方且所述旋转电机4传动所述筒体1以使所述筒体1沿其轴线转动，所述搅拌桨3由上至下设置有多级刀片6，每级刀片6附近的筒体1侧壁上开设有出水口7，所述出水口7连通有水泵8；b、将膨胀蛭石和液体送入所述筒体1中，并开启搅拌电机2和旋转电机4使搅拌桨3以及筒体1沿相反的方向旋转，使膨胀蛭石进行剥离；c、剥离完成一定时间后，停止各电机，将搅拌电机2、搅拌桨3和刀片6后通过自动升降机升高，移除；开启旋转电机4，进行离心分离，通过控制转速，实现不同粒径的分离，大颗粒被甩到壁上，小颗粒在液体中；d、从上至下依次开启水泵8使筒体1中剥离的蛭石随液体送离，获得不同粒径的蛭石片，再通过超高速离心或过滤获得微米或纳米蛭石片；e、将搅拌桨3上的刀片6换成刮刀9，采用自动升降机送入筒体1，自下往上加入液体，采用刮刀9刮下所述筒体1侧壁附着上的膨胀蛭石并在筒体1中加入液体清洗刮刀9，把刮刀9更换为搅拌桨3，补充新物料膨胀蛭石，并重复步骤b和c直至所述膨胀蛭石进行剥离。
本发明的方法可以直接分离出适宜粒径的蛭石颗粒，从而适宜进行吸附处理，能够实现工业批量化生产。
根据本发明，由于刀片和筒体相对转动从而搅动筒体中的液体和膨胀蛭石进行剥离，由于刀片的转动速度更快，颗粒较大的蛭石会被甩至筒体内侧壁上，而颗粒较小的蛭石会在筒体内部和刀片之间来回游离，不断被剥离，直至打开出水口放出液体，例如所述刀片6和出水口7均为三个。
根据本发明，当蛭石甩至筒体内侧壁上时，会进行粘附，因此每当放出一部分带蛭石颗粒的液体，需要用刮刀9进行刮下筒体内侧壁上的蛭石，刮刀可以有多种，本发明均可以使用，一种较好的实施方式：所述刮刀9的一端形成为沿竖直方向延伸的弧形，另一端形成有用于固定在转轴上的固定环。刮刀9通过其一端的固定环套在一根转轴上，转轴与电机传动连接，然后另一端通过转轴的旋转进行刮除内壁粘附的颗粒。为了使刮刀更多地接触内壁，固定环的径向和弧形的延伸方向相垂直。
根据本发明，如图1所示，为了方便液体的排放，所述水泵8可以通过管道10与所述出水口7连通，所述管道10上可以设置有截止阀11。
根据本发明，液体可以为水、乙醇等，作为载体进行分散蛭石颗粒并带走已经剥离的蛭石，例如，步骤b中所述膨胀蛭石和液体的比例为0.01-100克/升。
根据本发明，搅拌电机与旋转电机相对转动，控制二者的转速有助于控制剥离蛭石的粒径，例如所述搅拌电机2的转速为2000-18000转/分钟，所述旋转电机4的转速为1000-10000转/分钟。
根据本发明，进行一段时间剥离后，液体就会趋向于澄清，而筒体内侧壁就会附着蛭石颗粒，此时就可以释放液体，例如，步骤b中剥离的时间为10-180分钟。
根据本发明，可以在水中加入助剥离剂提高剥离效率，所述助剥离剂是氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铝或氯化铁。
根据本发明，可以在水中可以加入改性剂，实现剥离和改性的耦合，所述改性剂是十六烷基溴化铵、阳离子聚丙烯酰胺、十四烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵。
根据本发明，如图15所示，为了提高剥离的效率，所述刀片包括上中下三级子刀片，从而形成六叶刀片，本领域技术人员也可以根据需要设置四叶、八叶等叶片。
下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
本发明实施例采用的蛭石原矿见图2；膨胀蛭石见图3，扫描电镜图见图5。采用不同的转速所得的剥离蛭石进行测定对亚甲基蓝的吸附效果，可以看出通过分级剥离出的蛭石，颗粒效果越小，吸附效果越好。采用本发明的剥离方法，获得不同粒径的剥离蛭石，进行亚甲基蓝的吸光度测试，具体结果见图8-14。从图8-14上可以看出，粒径越小吸附效果越好。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种膨胀蛭石快速剥离方法，其特征在于，该方法包括：
a、获取膨胀蛭石快速剥离器；其中，所述膨胀蛭石快速剥离器包括筒体(1)、搅拌电机(2)、搅拌桨(3)、旋转电机(4)、底座(5)和可固定在所述搅拌桨(3)上的刮刀(9)，所述筒体(1)顶部开口底部密封，所述搅拌电机(2)与搅拌桨(3)传动连接且所述搅拌桨(3)从上至下伸入所述筒体(1)中，所述旋转电机(4)容纳与所述底座(5)中并与底座(5)固定连接，所述筒体(1)位于所述底座(5)上方且所述旋转电机(4)传动所述筒体(1)以使所述筒体(1)沿其轴线转动，所述搅拌桨(3)由上至下设置有多级刀片(6)，每级刀片(6)附近的筒体(1)侧壁上开设有出水口(7)，所述出水口(7)连通有水泵(8)；
b、将膨胀蛭石和液体送入所述筒体(1)中，并开启搅拌电机(2)和旋转电机(4)使搅拌桨(3)以及筒体(1)沿相反的方向旋转，使膨胀蛭石进行剥离；
c、剥离完成一定时间后，停止各电机，将搅拌电机(2)、搅拌桨(3)和刀片(6)后通过自动升降机升高，移除；开启旋转电机(4)，进行离心分离，通过控制转速，实现不同粒径的分离，大颗粒被甩到壁上，小颗粒在液体中；
d、从上至下依次开启水泵(8)使筒体(1)中剥离的蛭石随液体送离，获得不同粒径的蛭石片，再通过超高速离心或过滤获得微米或纳米蛭石片；
e、将搅拌桨(3)上的刀片(6)换成刮刀(9)，采用自动升降机送入筒体(1)，自下往上加入液体，采用刮刀(9)刮下所述筒体(1)侧壁附着上的膨胀蛭石并在筒体(1)中加入液体清洗刮刀(9)，把刮刀(9)更换为搅拌桨(3)，补充新物料膨胀蛭石，并重复步骤b和c直至所述膨胀蛭石进行剥离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀片(6)和出水口(7)均为三个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刮刀(9)的一端形成为沿竖直方向延伸的弧形，另一端形成有用于固定在转轴上的固定环。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泵(8)通过管道(10)与所述出水口(7)连通，所述管道(10)上设置有截止阀(11)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中所述膨胀蛭石和液体的比例为0.01-100克/升。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌电机(2)的转速为2000-18000转/分钟，所述旋转电机(4)的转速为1000-10000转/分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中剥离的时间为10-180分钟。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在水中加入助剥离剂提高剥离效率，所述助剥离剂是氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铝或氯化铁。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在水中可以加入改性剂，实现剥离和改性的耦合，所述改性剂是十六烷基溴化铵、阳离子聚丙烯酰胺、十四烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀片(6)包括上中下三级子刀片。
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