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凹凸棒石黏土的應用

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凹凸棒石黏土(凹土)又名坡縷石,是一種層鏈狀結構的含水鎂鋁硅酸鹽晶體礦物,其晶體結構由硅氧四面體和鎂氧八面體交錯排列形成,具有離子交換、物理吸附、承載微量元素、黏膜保護等特性,可提高消化道免疫球蛋白和局部免疫作用,促進腸黏膜的修復與保護,進而促進動物健康。另外,在吸附、脫色、流變性和催化等方面也有著廣泛應用。

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       早在十八世紀六十年代,俄羅斯的科學家就在俄國靠近歐洲的礦區降雨帶中發現該礦物,外貌松散,1862年根據其產地進行命名,1913年俄國科學院院士Fersman將該礦物命名為Palygorskite。1953年,法國學者de Lapparent在美國和法國沉積巖層中也發現了該礦物,但命名為Attapulgite。Palygorskite和Attapulgite  晶體結構一致、化學成分相同,屬于同一種礦物。按照命名優先原則,1980年,Baily代表國際黏土研究協會(AIPEA)推薦命名為坡縷石。

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凹凸棒石黏土礦石的晶體結構示意圖

       凹凸棒石黏土是我國特色非金屬礦礦產資源,儲量巨大,潛在資源量位居世界第一位。如何合理高效地開發這種特色資源并充分利用其資源價值一直受到安徽、江蘇、甘肅、內蒙、河南等各地方政府和國家有關部門高度重視。張莉等在《凹凸棒石黏土在催化裂化催化劑中的應用研究》重點考察了凹凸棒土作為基質材料,將其改性后在催化裂化催化劑中的應用。研究凹凸棒石黏土經過不同方法改性其結構及形貌的變化,借助掃描電鏡(SEM)、紅外光譜、氮氣吸附等表征手段對改性后的凹凸棒石黏土進行表征,并將其應用于催化裂化催化劑的制備。實驗結果表明,改性后的凹凸棒石黏土比表面積增大,產生了B酸和L酸,結構疏松;與未添加凹凸棒石黏土的催化劑相比,添加凹凸棒石黏土的催化劑顯示了突出的重油轉化能力和良好的產品選擇性,是一種可應用于催化裂化領域的基質材料。

凹凸棒石黏土在肉豬飼料中的應用: 研究表明,在飼料中添加適量的凹土可提高飼料利用率,改善動物健康狀況和生產水平,降低生產成本,提高經濟效益。添加5%凹土可使仔豬增重提高13.1%,料肉比下降0.3;添加1%、2%、4%凹土可使生長育肥豬分別增重62.41g、19.79g、19.79g;也有關于凹土對肉雞、蛋雞和奶牛生產性能或產奶性能、養分利用率及雞蛋品質等方面的應用研究報道,但均為實驗室規模、分階段試驗。

凹凸棒石黏土在動物生產上的應用及其作用機制

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改善動物生產性能

       凹土含有畜禽所必需的常量和微量元素,包括Cu、Fe、Zn和Se等,其中重金屬元素含量極低(如Pb、As、Hg等)。在飼料中添加凹土能改善畜禽的生產性能。凹土能提高動物生產性能和產品質量,其原因可能為:(1)由于凹土是一種堿土金屬的鎂鋁硅酸鹽,它所含的金屬元素化合物易溶于稀酸,在通過動物消化道時釋放出的元素被直接吸收,不被電解質絮凝。而且,凹土具有解吸附性,當機體消化道某種陽離子濃度較高時,凹土對該陽離子吸附增加;當進入消化道另一段時,若該陽離子濃度降低,則發生該陽離子的解離(如與氨離子的交換),從而提高了該陽離子的利用率。(2)凹土巨大的表面積和吸附能力延長了飼料在消化道內的停留時間,有利于營養物質的消化吸收。(3)凹土吸附了體內的氨及其它有害物質,并將其隨糞便排出體外,為機體提供了良好的胃腸道生理環境。(4)凹土可以促進小腸絨毛的生長,從而提高動物對養分的吸收利用率。

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作為緩蝕劑緩釋非蛋白氨

      非蛋白氮(NPN)可以直接飼喂反芻動物,降低飼料成本。但是NPN的主要原料(尿素)的適口性差,釋放氨的速度快,利用率低,而且容易引起中毒,因此,需要借助載體以提高其利用率。棉籽、菜籽中含有許多對動物有害的物質,如棉籽中的棉酚是細胞、血管和神經毒物,影響家畜的繁殖性能,且可與棉籽蛋白分子中賴氨酸的—氨基及其它游離氨基結合,發生美拉德反應,從而降低蛋白質和氨基酸的利用率;菜籽中的硫甙分解后產生嗯唑烷硫酮、異硫氰酸酯、硫氰酸酯和氰等有毒有害物質,對動物甲狀腺腺泡、肝細胞等產生不良影響。

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提高動物免疫性能

       凹土能提高動物免疫性能和抗氧化功能。

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在飼料加工中作為粘結劑、微量元素載體

       物料粘結性與其比表面積有關。凹土顆粒細小,比表面積極大,在適量水分下可表現出很高的粘結性,因此,在顆粒飼料生產中可作為粘結劑。在配合飼料中添加1%~3%的凹土可生產出品質良好的顆粒飼料。另外,凹土中含有魚類生長必需的多種微量元素,作為添加劑應用在魚類顆粒配合飼料中,可以減少無機鹽的用量,部分取代常用的粘結劑。制成的魚類顆粒餌料具有良好的漂浮性和粘結性,投放后能較長時間保持顆粒完整性,符合魚類顆粒餌料的要求。

凹凸棒石黏土在煙氣脫硝中的研究進展:凹凸棒石黏土的催化性能表現是,當某一種反應物質寄付于凹凸棒石黏土晶體內部大空穴表面上時,其反應速度會有所加快,并且反應生成的新物質又可以從凹凸棒石黏土內部擴散、釋放出來,而凹凸棒石黏土晶體骨架不被破壞。

凹凸棒石黏土在農業方面的應用:楊德榮等在傳統有機肥中加入凹凸棒石,使傳統有機肥具有更豐富的硅、鈣、鎂等微量元素,有效改良了土壤的理化性質。

凹凸棒石黏土吸附劑:凹凸棒石黏土吸附劑不僅是一種具有較大比表面積的常用吸附劑,還是一種儲量巨大、廉價易得便于操作的優秀吸附劑,這些特性使得它在目前的吸附劑領域具有很好的發展前景。凹凸棒石黏土礦物主要有兩種吸附形式,一是離子的電性吸附,二是分子的物理吸附或者化學吸附。由于凹凸棒石的結晶形態、結晶特性、沉積方式和內部孔道豐富等許多因素的影響。

       凹土產品已經有很多種類,有膠勃系列和吸附系列還有其它系列。產品種類多種多樣,包括穩定劑、干燥劑、添加劑(飼料、肥料、藥品等)、消毒劑、乳化劑、催化劑及載體、脫色劑、凈化劑、除臭吸毒劑、藥劑(用于人、禽獸、植物等)、化妝品以及納米前驅體和納米復合材料等。



來源:網絡


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