活性白土生产技术研究进展

倪海明 蔡广超 张雪旺 龙世良 李克贤 慕朝师 黄科林 谢清若

(1.中国科技开发院广西分院，广西 南宁530022；2.广西化工研究院, 广西 南宁 530001；3.广西民族大学化学化工学院, 广西 南宁 530004；4.广西科技情报研究所, 广西 南宁 530022)

活性白土是以膨润土为原料，经过酸活化处理得到的一种外观为白色或乳白色粉末，有较强的吸附脱色能力，在工业上称为活性白土或漂白土，是一种重要化工原料。活性白土一般不溶于水和有机溶剂，也不与化学物质发生反应。目前已经在油脂脱色、化工产品精制、环保和催化领域得到了广泛的应用，随着社会及科学的发展，活性白土的应用将越来越广泛。

我国膨润土储量丰富，但由于技术落后，起步晚，生产规模小，使得生产出来的活性白土质量差，不能满足我国市场需求。研究开发出高效活性的活性白土，开发出新型生产技术成为科学工作者迫在眉睫的工作。

1 活性白土制备原理

活性白土是经过酸化的膨润土，而膨润土的主要成分为蒙脱石。蒙脱石是三层结构的粘土矿物，具有由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体所组成的 2∶1型晶体结构[1]。硅氧四面体和铝氧八面体中间存在离子交换，里面的高价态离子被低低价态，如四面体中部分Si4+又可被A13+置换，八面体中部分Al3+又可被Ca2+、Mg2+等置换，致使晶体带负电荷。为达到电荷平衡，就要吸附Ca2+、Mg2+、K+、Na+等阳离子[2-4]。当加入酸活化时，酸中的H+与被吸附的离子交换而使这些离子溶出，随之八面体中的一对铝离子和二对羟基溶出，然后对酸化后的膨润土进行洗涤，过滤等后处理得到活性白土。

2 活性白土生产方法

活性白土自1921年在美国问世以来，得到迅速发展，至今经历了90多年的发展历史。目前，活性白土的生产方法主要有以下几种[5～6]：湿法、干法、半湿法、汽相法、煅烧法等。我国主要以湿法生产为主。区分湿法、干法、半湿法的是活化时的液固比，湿法液固比大于1.1；半湿法为0.7～1.1之间；干法小于0.7。下面就几种方法作详细介绍。

2.1 湿法生产

湿法生产作为生产活性白土传统方法，生产技术已经趋于成熟，在世界上有着广泛的运用。但湿法生产有着其不可避免的缺陷，随着干法生产的出现，一些发达国家已经不再使用此方法。我国由于开发起步晚，技术落后，湿法生产仍是我国活性白土生产的主要方法。

湿法生产[5]就是将精选的膨润土原矿初步干燥后，经粉碎机砸碎过后，加入水制成泥浆加到反应釜内，边搅拌边按固液比加入一定量的硫酸，然后加热到 95～100℃，恒温活化 6～8h，反应中止后，经分离得到的泥浆用水反复洗涤富余酸至pH=5为止，最后经脱水干燥、粉碎得到粉状活性白土。

湿法生产不受原料影响，也可用于一些不是优质的原料生产，如泥沙含量大、质量低劣的钙基土。湿法生产的活性白土脱色率高、吸附能力强、产品质量稳定、比表面积增大，在工业生产上被广泛使用。虽然湿法生产有其独特的优势，但还是有其不足之处：①资源消耗大：首先是能耗，多次干燥和粉磨能耗过大；其次是水资源浪费，洗涤需要大量的水。②产品回收率低。③无机酸对活化设备和输送管道腐蚀严重。④洗涤废水对环境有污染。⑤生产能力一般较低，不能形成大规模。生产针对这些问题，前苏联专利(专利号899466)提出：在膨润土的湿法工艺中，加入含钾试剂，可减少洗涤次数，提高回收率；同时还可提高活性白土的活性[7]。但由于我国钾盐资源比较缺乏，所以此方法在我国没有得到真正采纳。

2.2 半湿法生产

针对湿法生产纵多复杂的工艺流程，研究人员提出了半湿法生产，借以过到简化工艺流程，提高产品回收率，减少含酸废液对环境的污染。一般来说，半湿法生产工艺比传统的工艺耗酸量和用水量降低都降低一半以上，成本低，产品质量也比传统方法有所提高。

半湿法生产可分为煅烧炉活化法和自然晾晒法两种。

煅烧法：煅烧法就是将破碎过的膨润土原矿按一定的液固比加入硫酸混合，然后一起加入煅烧炉内煅烧活化，再用水漂洗，经过过滤、干燥、粉碎，最后得到活性白土成品。煅烧法生产出来的活性白土，活性度、脱色率及比表面积等指标都能达到最佳值。并且此法活化速度快，生产能力大，可进行大规模连续生产。但就是对原料要求过高。

晾晒法：晾晒法和煅烧法大同小异，只是活化方法不一样，晾晒法粗碎的膨润土粉加稀酸握匀后，在堆料场晾晒自然活化。此法生产成本低，产品性能良好等优点，但生成周期长，占地广，活化速度慢等不足限制了发展。

2.3 干法生产

干法生产就是将粗碎的膨润土直接加酸混合均匀后，在煅烧炉内煅烧活化。活化过后的游离酸不需要用水洗涤，而是用焙烧挥发和药物中和的方法除去。省去了洗涤等步骤，达到了简化工艺流程，降低能源消耗的目的，没有产生废水，不会对环境造成污染。此法对活化用酸的种类和用量都有较高的要求，且生产出来的产品质量不高，因为没有经过水洗涤，产品中可能含有大量有杂质，而这些杂质影响到产品的性能，所以此法对原料的选择和产品的使用都有限制。

2.4 汽相法

汽相法技术是最近开发出来的一种全新技术，它集湿法生产技术和干法生产技术及煅烧法的优点于一身，是当下研究热点，有很好有利用价值，为活性白土生产提供了一条全新道路。

汽相法技术是在有压高热汽相下对水、酸、土半干态拌匀颗粒状态混合料，在静态下经汽相、液相、固相之间进行激烈的酸化反应形成半干态颗粒状酸化物，经漂洗、干燥等工序制备活性白土的一种新工艺技术。

汽相法技术集各生产技术所长得出来的，它生产出来的产品不仅质量、性能都达到要求，而且在生产过程中用酸量和用水量都大幅度降低，生产周期缩短，节约了不少资源；同时，此法对环境造成的污染小，容易治理，生产成本低，投资少见效快。

近些年来，活性白土的生产技术和生产工艺都不断向前发展，降低能耗，减少污染，生产出高质量的活性白土是研究工作者不断努力的方向。舒明勇[8]等提出用轮碾法制备高效活性白土；卢国庆等[9]采用制浆干燥技术制备高活性度活性白土；周庆红[10]改进工艺实现活性白土废水资源化利用等等，这些新工艺技术对活性白土生产有着积极的意义。

3 目前生产工艺存在的问题

（1）对膨润土原料有一定的选择性，并非所有类型的膨润土都能生产出高效活性白土。

（2）生产活性白土过程中，产生大量的酸性废水，酸性废水不能直接排放，会对环境造成污染。

（3）能耗大，造成能源浪费。

（4）目前市场上的活性白土在对油脂脱色时，吸油率高，造成油脂损失浪费，油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。

4 活性白土质量指标

衡量活性白土的质量标准有很多，如脱色率、脱色力、活性度、游离酸、水分、粒度、堆积密度、比表面积、机械杂质等[5]。我国化工部 1994年 2月批准的行业标准HG/T2569-94只对脱色率、活性度、游离酸三个指标做了规范。卫生部发布了食品安全国家标准 GB25571－2011《活性白土》，于2011年12月21日开始实施，标准对比表面积、游离酸、水分 、细度、过滤速度、堆积密度 、pH、重金属、砷都做了规定。各个行业根据自己的用途也有自己的衡量衡量标准，如油脂脱色就要求脱色力高，化工产品脱色就要求脱色率高，而用来做吸附剂时就要求比表面积大等等。在工业生产中，各项质量指标不可能同时达到最佳值，如加酸过量，脱色率是提高了，但活性度会降低。所以我们在保证各项指标的同时，根据其用途生产更加实用的活性白土来满足市场需求。

5 结语

面对需求日益旺盛的活性白土市场，我们的工作还任道重远。需要研发出更好的生产技术解决现在有几种生产方法的不足，改进现有的生产工艺，解决资源浪费，污染等问题。同时，拓展活性白土的应用范围，使活性白土的应用领域更加广泛，以保持活性白土的生命力。加快活性白土的改性及深加工，开发出更多活性白土的衍生产品是今后努力的方向。

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