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一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-05-18 12:46

一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法与流程

本发明属于非金属矿物材料技术领域，具体涉及一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法。

背景技术：

膨胀珍珠岩是将天然珍珠岩(属酸性较大的玻璃质岩石，系火山喷发岩浆急冷浓缩而成的天然硅铝无机非金属材料)，经过破碎筛选，在高温煅烧下，其体积急剧膨胀，制得的多孔、白色的颗粒状物质，其主要化学成分为sio2。

膨胀珍珠岩由于其具有渗透率高、白度高、可溶性铁离子含量低、化学性质稳定等优点，被广泛应用于助滤剂行业。虽然其渗透性好，但膨胀过程中高温会使珍珠岩表面的羟基缩合脱水，失去表面活性，造成其比表面积和吸附性能在一定程度上有所损失，因而在助滤剂应用中只可以提高过滤速度，但无法吸附去除微细杂质；其比表面积和吸附性能方面的缺陷，也限制了膨胀珍珠岩的使用功能和应用范围。

膨胀珍珠岩还广泛用于催化剂载体，但由于膨胀后羟基脱失，而许多种类的催化剂与珍珠岩载体的结合是基于羟基的物理吸附作用，因此常规的膨胀珍珠岩对催化剂的负载能力较低。

因此，为了能更好的应用膨胀珍珠岩，有必要开发一种提高膨胀珍珠岩活性的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法，采用该方法制备的膨胀珍珠岩具有比表面积大和吸附性能好的优点，大大增加了膨胀珍珠岩的使用功能和应用范围。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供了一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法，包括如下步骤：将al2o3、na2co3、koh和丙三醇溶液混合均匀，得到改性溶液，再将膨胀珍珠岩与所述改性溶液混合均匀，得到矿浆，将所述矿浆静置后进行蒸压处理，得到反应产物，将所述反应产物干燥脱水，得到成品；其中，所述蒸压处理温度为120～200℃，蒸压处理时间为6～24h，蒸压过程中保持有氧状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明用含有al2o3、na2co3、koh和丙三醇的改性溶液对膨胀珍珠岩进行蒸压改性处理，改性溶液中的na2co3和koh协同提供反应所需要的碱性环境，且na2co3提供的na+属原子半径较小的碱金属，容易打开膨胀珍珠岩表面的-si-o-si-键，在高温高压下反应一定的时间后，膨胀珍珠岩表面会部分溶解，增大了膨胀珍珠岩表面的粗糙度，提高了珍珠岩的比表面积；膨胀珍珠岩的主要成分为sio2，改性溶液中的na+和k+与膨胀珍珠岩表面的二氧化硅反应生成硅酸盐相，该硅酸盐相具有丰富吸附基团；al2o3与膨胀珍珠岩表面的二氧化硅反应形成吸附性极强的沸石相；koh和丙三醇能提供大量的-oh基团，能使珍珠岩表面部分-si-o-si-键打开后成为-si-oh，即在膨胀珍珠岩的表面重新生成活性羟基，进而提高膨胀珍珠岩的吸附性能；此外，改性溶液中的碳酸根离子能提高珍珠岩表面微小孔隙的吸附活性；本发明通过提高膨胀珍珠岩表面的粗糙度、生成活性羟基、生成硅酸盐相和沸石相相结合，提高了膨胀珍珠岩的比表面积和吸附性能；

2、本发明提供的膨胀珍珠岩的制备方法简单，原料价格低廉，且反应过程中几乎没有有害物质，对环境友好。

附图说明

图1为本发明制备膨胀珍珠岩的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的制备高活性膨胀珍珠岩材料的工艺流程图，如图1所示，本发明提供了一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法，包括如下步骤：

将al2o3、na2co3、koh和丙三醇溶液混合均匀，得到改性溶液，再将膨胀珍珠岩与改性溶液混合均匀，得到矿浆，将矿浆静置后进行蒸压处理，得到反应产物，将反应产物干燥脱水，得到成品；其中，蒸压处理温度为120～200℃，蒸压处理时间为6～24h，蒸压过程中保持有氧状态。

本发明的实施例提供的提高膨胀珍珠岩材料活性的方法将膨胀珍珠岩与含有al2o3、na2co3、koh和丙三醇的改性溶液混合均匀后进行蒸压处理，改性溶液中的na2co3和koh协同提供反应所需要的碱性环境，且na2co3提供的na+属原子半径较小的碱金属，容易打开膨胀珍珠岩表面的-si-o-si-键，在高温高压下反应一定的时间后，膨胀珍珠岩表面会部分溶解，增大了膨胀珍珠岩表面的粗糙度，提高了珍珠岩的比表面积；膨胀珍珠岩的主要成分为sio2，改性溶液中的na+和k+与膨胀珍珠岩表面的二氧化硅反应生成硅酸盐相，该硅酸盐相具有丰富吸附基团；al2o3与膨胀珍珠岩表面的二氧化硅反应形成吸附性极强的沸石相；koh和丙三醇能提供大量的-oh基团，能使珍珠岩表面部分-si-o-si-键打开后成为-si-oh，即在膨胀珍珠岩的表面重新生成活性羟基，进而提高膨胀珍珠岩的吸附性能；此外，改性溶液中的碳酸根离子能提高珍珠岩表面微小孔隙的吸附活性。本发明的实施例将膨胀珍珠岩与含有al2o3、na2co3、koh和丙三醇的改性溶液在一定的温度下进行蒸压处理，通过提高膨胀珍珠岩表面的粗糙度、生成活性羟基、生成硅酸盐相和沸石相相结合，进而提高了膨胀珍珠岩的比表面积和吸附性能。

在本发明的一些优选实施方式中，所述膨胀珍珠岩为焙烧膨胀后的珍珠岩颗粒或珍珠岩粉体；焙烧后的膨胀珍珠岩内部微小孔隙更多，能进一步提高膨胀珍珠岩的吸附性能。

在本发明的一些优选实施方式中，改性溶液中al2o3的浓度为0.5～2％，na2co3的浓度为1～7％，koh的浓度为2～15％，丙三醇的浓度为1～5％。通过优化改性溶液各物质的浓度，一方面保证膨胀珍珠岩能与各物质充分进行反应；另一方面，避免过多的原料吸附到膨胀珍珠岩的孔隙内影响其吸附效果，也造成了原料的浪费。

在本发明的一些优选实施方式中，膨胀珍珠岩和改性溶液按照固液比为1：3～8混合均匀，得到矿浆。

在本发明的一些优选实施方式中，矿浆静置时间为30～75min。以保证膨胀珍珠岩和改性溶液充分接触，使其中的al2o3、na2co3、koh和丙三醇充分作用于膨胀珍珠岩。

在本发明的一些优选实施方式中，得到反应产物后将反应产物用纯水清洗至中性后再干燥脱水。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。本发明中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到；以下实施例中的珍珠岩均来自河南信阳上天梯，sio2含量为74％，为膨胀珍珠岩；al2o3、na2co3、koh与丙三醇为分析纯。

实施例1：

本发明的实施例1提供了一种提高膨胀珍珠岩材料活性的方法，包括如下步骤：

将al2o3、na2co3、koh和丙三醇溶液混合均匀，得到改性溶液，改性溶液中al2o3的浓度为2％，na2co3的浓度为3％，koh的浓度为10％，丙三醇的浓度为3％；将膨胀珍珠岩和改性溶液按照固液比为1：5混合均匀，得到矿浆，将矿浆静置60min后，置于陶瓷坩埚中，充分搅拌均匀后，将矿浆置于高压反应釜中进行蒸压处理，蒸压处理温度为180℃，蒸压处理时间为12h，在蒸压过程中不排出空气，以使蒸压过程中保持有氧状态；蒸压处理后得到反应产物，将反应产物取出冷却至常温，用纯水清洗2～3次至中性后，再将反应产物在100℃下干燥脱水，得到高吸附性的膨胀珍珠岩。

实施例2：

本实施例与实施例1中的原料和制备方法基本相同，区别在于：改性溶液中丙三醇的浓度为1％。

实施例3：

本实施例与实施例1中的原料和制备方法基本相同，区别在于：蒸压处理温度为120℃，蒸压处理时间为12h。

实施例4：

本实施例与实施例1中的原料和制备方法基本相同，区别在于：改性溶液中na2co3的浓度为7％。

实施例5：

本实施例与实施例1中的原料和制备方法基本相同，区别在于：改性溶液中al2o3的浓度为0.5％。

测试本发明实施例1～5中制得的膨胀珍珠岩对亚甲基蓝的吸附量和其比表面积，作为产品的评价指标，并以未反应的原料膨胀珍珠岩作为对比例，测试结果见表1。

表1实施例1～5中制得的膨胀珍珠岩的性能参数

由表1可以看出，实施例1～5中制得的膨胀珍珠岩对亚甲基蓝的吸附量相当于膨胀珍珠岩原料的3.2～5.6倍，比表面积相当于膨胀珍珠岩原料的2.9～5.9倍，这表明本发明提供的膨胀珍珠岩的吸附性能得到了极大的提高，也大大增加了膨胀珍珠岩的使用功能和应用范围。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。