液固比 1∶1 115∶1 2∶1 215∶1
脱色率/ % 39163 85125 92188 93104
过滤速度/ (mL/ min) 24156 19187 21127 18136
3∶1
93116
18187
3 硫酸浓度 27 %、活化 5h 、活化温度 100 ℃。
包括两个方面 :一是原料粒度 ,即参加活化反应的膨 润土粒度 ,二是活化反应后所得活性白土的粒度 。 3. 3. 1 膨润土的粒度 :原料的粒度直接影响活化反 应的程度 ,粒度过大将造成活化困难 ,因此实验采用 粒度小的膨润土原料 。控制硫酸浓度 27 %、液固比 2∶1 、活化反应 5h ,考察各粒级膨润土对白土质量的 影响 ,结果见图 3 。从结果可看出 ,小粒级膨润土使 活化反应更充分 ,从而有利于提高脱色率 ;且在采用 水酸土加料顺序的活化反应中 ,小粒度膨润土颗粒 不会因原料崩解而在反应中产生大量超细颗粒 ,从 而在保证高脱色率的前提下 ,提高了白土过滤速度 。 所以 ,在活化反应中应使用细粒级膨润土 。
过高 ,使蒙脱石中的铝溶出过多 ,层状骨架结构被破
坏 ,比表面积缩小 , 使活性白土的 脱 色 率 降 低[4 ] 。
同时我们注意到脱色率提高的同时 ,白土的过滤速
度却明显下降 ,这是因为随着活化反应的越加充分 ,
形成了大量的超细白土颗粒 ,从而降低了过滤速度 。
所以 ,当酸浓度为 27 %时 ,白土的脱色率达 2. 88 % , 过滤速度为 21127mL/ mim ,均维持在较高的水平 。
摘 要 以辽宁某地膨润土为原料 ,对影响活性白土质量的主要生产工艺条件进行了较系统的试验研究 ,确定了最佳工艺条件 ,成功地 制备了脱色率 92. 88 %、过滤速度 21. 27mL/ mim 的高效植物油用活性白土 。指出提高活性白土过滤速度的关键在于原料土和白土的粒度 ,而 硫酸和洗涤水则可循环利用 。
周期延长 。我们将该企业的植物油用白土与德国产 仪 ,图像分析仪 ,电镜 ,分光光度计和电子天平等 。
品进行了比较 ,结果见表 1 。通过比较 ,我们发现两 2. 3 实验方法 先将原料干燥 ,水分降至 10 %左
种产品的主要差距在于过滤速度 ,其主要原因是由 右后 ,用固体粉碎机把原料磨至 - 325 目 ,将水 、-
d 90 29. 64
德国
5. 02
18. 17
43. 57
自制
6. 18
17. 83
44. 28
3. 3 粒度对活性白土质量的影响 这里指的粒度
注 : d10 、d50 、d90 ,代表累计百分含量 。
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第 27 卷第 4 2004 年 7 月
期
非金属矿
Non2Metallic Mines
Vol. 27 J uly
No. 4 ,2004
高效活性白土制备和工艺改进
汪德生 张洪林 蒋林时 付 蕾
(辽宁石油化工大学环境工程系 ,辽宁抚顺 113001)
关键词 膨润土 活性白土 粒度 制备 Key words bentonite activated white clay granularity preparation
目前 ,国内活性白土生产普遍存在工艺落后 、成 本高 、环境污染严重及产品质量低的问题 。同时国 内的白土需求 ,尤其是高效活性白土的需求旺盛 ,因 此活性白土市场潜力巨大 。本文以辽宁某地某活性 白土生产企业为例 ,分析了目前该企业工艺和产品 质量上存在的问题 ,并以产品膨润土为原料 ,对生产 高效活性白土的主要工艺条件作了较系统的试验研 究 ;对一些有助于提高产品过滤速度的助剂和硫酸 循环使用进行了试验 。通过控制粒度成功地制备了 脱色率 92. 88 %、过滤速度 21. 27mL/ mim 的高效植 物油用活性白土 。 1 白土生产现状和存在问题
化学组成 ( %) : SiO2 , 63. 40 ; Al2O3 , 10186 ; Fe2O3 , 3124 ; CaO , 6191 ; MgO , 2140 ; Na2O , 0138 ; K2O , 0139 ; TiO2 ,0124 。原料含水率 ,27 % ; 胶质价 ,5419 ～5815mL/ 15g ; 膨胀容 , 10mL/ g 左右 ; 吸蓝量 , 24
Abstract The optimal technological conditions for preparing activated white clay wit h bentonite from Liaoning were obtained. The activated white clay wit h high decoloration rate and filtration velocit y was prepared successfully. The results showed t hat t he key point of increasing filtration ve2 locity of activated white clay lied in granularity. Moreover ,t he recycling of sulfuric acid and water2washing were discussed.
第 27 卷第 4 期 非金属矿 2004 年 7 月
中 ,加热至 100 ℃进行活化反应 。活化好的膨润土
表 2 液固比对活性白土质量的影响 3
直接进行热分酸 (将活性白土与硫酸混合液趁热直 接通过抽滤机进行酸土分离) ,分离出的母液留作下 次反应备用 ,然后将活性白土漂洗至 p H 为 5 左右 , 烘干 、研磨即得高效活性白土 。 3 结果与讨论
表 1 国内外白土质量比较[1 ][2 ]
项 目
指标
国内 德国
一等品 合格品 样品 样品
脱色率/ %
≥ 90
80 100 100
豆油法 3 %加入量 3 / %
游离酸/ %
≤
水分/ %
≤
过滤速度/ (mL/ min)
≥
堆积密度/ (g/ mL)
88. 5 91. 2 0. 2 0. 11 0. 05 12 7. 4 8. 6
4 8. 2 19. 5 0. 71 0. 92 0. 62
3 脱色率 = (原油吸光度 - 脱色后吸光度) / 原油吸光度 。
图 1 活性白土的生产流程
2 原料与实验方法 2. 1 主要原料 实验用原料Байду номын сангаас辽宁某地膨润土 ,其
原料经干燥和粗粉碎后 ,打浆配料 ,然后加一定 量硫酸 ,搅拌均匀压入活化罐反应 ,生成的活性白土 和母液一起进入水洗塔水洗 ,水洗后干燥 、研磨成活 性白土产品 。该工艺主要存在以下缺陷 : ①由于沉
该企业现生产活性白土 、植物油用白土和颗粒 白土三种产品 ,生产工艺流程见图 1 。
要提高脱色率就必然降低过滤速度 ,这是目前活性 白土生产面临的难题之一 。 ②水洗效率低 ,洗水耗 量大 。 ③对环境污染严重 ,外排白土废水严重超标 , 高达 6000mg/ L 。
所以 ,我们要从生产工艺上入手 ,提高产品的过 滤速度 ,减少总的酸用量 。
图 2 硫酸浓度对白土质量的影响 3. 2 液固比的影响 液固比的大小直接影响物料 的分散程度 。表 2 是活化时间 5h 、活化温度 100 ℃、 硫酸浓度为 27 %时 ,脱色率和过滤速度随液固比变 化的关系 。增大液固比 ,可使蒙脱石与硫酸充分接 触 ,反应速度加快 。但增加液固比必然要增加酸和 水的用量 ,这样要增加生产成本 。所以 ,在保证物料 可充分分散的条件下 ,液固比的选择要适当 。由表 2 可看出 ,液固比为 2∶1 为比较合适 。
计百分含量为 90 %时的粒度为 43157μm ,而国内样 品仅为 29. 64μm 。通过镜下观察 ,我们可更直观地 看到两种白土产品粒度上的差异 。通过比较可看
出 ,国内产品粒径较小 ;而德国样品的粒度较大且分 表 3 国内外活性白土样品的粒度 (μm) 分布
样品 国内
d 10 4. 35
d 50 10. 35
上洗涤工艺的不科学 ,使得反应液和洗涤水中还有 大量的酸和铝盐没有被利用 。我们采用热分酸方
法 ,即将反应后的酸土混合液通过真空过滤器进行 抽滤 ,回收全部反应液和洗涤水 ,循环用于膨润土的 活化和洗涤 。
在反应釜中 1000mL 浓度为 3. 15mol/ L 硫酸溶 液和 500g 膨润土 ,100 ℃反应 5h ,反应后进行热分 酸 ,分离出的母液用于下次活化反应 ,固体用 1000mL 水 水 洗 5 次 。取 上 次 生 产 中 的 一 洗 水 700mL ( 浓 度 1125mol/ L ) 和 回 收 母 液 240mL ( 2150mol/ L ) , 外 加 浓 硫 酸 60mL 重 新 配 成 3115mol/ L 的硫酸溶液进行第二次活化反应 。第二 次反应后 , 用上次水洗用的后四次洗涤水和外加 1000mL 水洗涤 ,如此循环 ,结果见表 5 。
影响活性白土质量的因素有很多 ,本次实验中 我们对白土质量影响较大的因素做了较系统的考 察 ;对于可提高产品过滤速度的助剂和硫酸的循环 使用也作了一些试验 。这里我们以生产植物油白土 为例 ,研究表明 ,对用于精制生产色拉油的植物油用 白土来说 ,要求活性白土脱色率高 、过滤速度快 、比 表面积大 ,而活性度对用于油品精制的白土意义不 大[3 ] 。所以 ,本文主要考察脱色率和过滤速度 。 3. 1 硫酸浓度的影响 硫酸的加入量是影响活性 白土质量的主要因素 ,它还关系到漂洗的难易程度 和水的耗量 。实验在活化温度 100 ℃、液固比 2∶1 、 活化时间 5h 的条件下 ,考察了硫酸浓度对活性白土 质量的影响 ,结果见图 2 。由图 2 可知 ,随着硫酸浓 度的增加 ,活性白土的脱色率逐渐增大 ,但当浓度大 于 27 %后 ,脱色率呈下降趋势 。这是因为硫酸浓度