专利名称：牛羊油脱色用快滤性凹土吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及吸附剂的制备方法，具体涉及一种牛羊油脱 色用快滤性凹土吸附剂的制备方法。
技术背景为了制备泡沬丰富、去污力强的皂类产品，需要各种油脂相搭配，典型配方是80%的牛羊油和20%的椰子油。随着 生活水平的提高，人们对香皂的质量要求也大大提高，生产 上对油脂色度的要求也越来越严格。现在，国内使用的牛羊油大部分来自澳大利亚和新西 兰，也有从美国和加拿大进口的。牛羊油中混入的色素包括 天然色素和储存过程中产生的非天然色素两类。油脂的脱色 方法主要为吸附法和化学法，皂化工业上应用最为广泛的是 吸附法，该方法的关键是选择合适的吸附剂和适宜的工艺操 作条件。工业上皂化用油脂脱色吸附剂主要为活性白土，用量随 油脂品种、质量及脱色要求而定， 一般为3% 5%，最高可 达10%，活性白土对牛羊油脱色效果好，但价格是凹凸棒黏 土 (简称凹土)的3倍左右。凹土是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物， 具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能。凹土在 中国江苏、安徽以及美国佛罗里达州储量非常大。其中产量以江苏盱眙居首位，占中国凹土储量的70%，占全球凹土总 储量的近50%，为世界优质矿藏。凹土制备的吸附剂已广泛应用于植物油脱色精炼以及 汽油、柴油、航空煤油的脱色净化等方面，但用于牛羊油脱 色的研究报道甚少。牛羊油和植物油的黏度、分子量大小都 有明显差别，而且主要色素分子大小也不同，凹土对植物油 脱色效果较好，但在牛羊油脱色方面效果欠佳，凹土由于本 身的胶体性能黏性高，在脱色完后过滤时，造成过滤速度偏 慢，影响生产效率。 发明内容本发明的目的在于提供一种牛羊油脱色用快滤性凹土吸附剂的制备方法，通过该方法改性凹土的孔结构性能，提 高其对牛羊油的脱色率，同时改善其过滤性能。本发明的技术解决方案的原理是通过硫酸和热处理相 结合，改变凹土的孔径分布，使其适合于牛羊油的脱色，同 时引入化学处理，降低脱色过程中凹土表面胶体的生成，提 高脱色后过滤速度。本发明的制备方法包括以下具体步骤首先，酸化处理凹土，每lg凹土用5ml浓度3-7。/()的硫酸溶液处理，300rpm 搅拌，酸化温度90。C，时间3-4h，酸化结束后过滤，滤饼用自来水冲洗至pH中性，然后，滤饼化学处理，将滤饼加入 自来水，每200g凹土加入5-15g的硫酸钾，搅拌反应2h， 反应结束后过滤；最后，滤饼热处理，滤饼于105。C恒温干 燥2h，烘干的滤饼在马弗炉中280-320。C焙烧活化lh，研磨 过筛至100目得快滤性凹土吸附剂。未活化前的凹土原矿粉末是紧紧团聚在一起，呈土块 状，表面相对光滑，不利于牛羊油吸附脱色，如图1放大5 千倍的扫描电镜所示。酸、热处理都能改变凹土的孔结构，从而改善其吸附性 能。当凹土主要孔道大于色素分子，才能使色素分子充分进 入凹土孔道被脱除，但对于牛羊油脱色，并不是吸附材料的 孔道越大越好，只有孔道和色素分子越接近，进入孔道内的 色素分子才不容易脱附，脱色率才会提高。经过恰当的硫酸、 热活化改性处理，凹土表面晶束分散开来，明显变粗糙，同 时表面生成许多孔道，如图2放大5千倍的扫描电镜图所示， 这是因为酸活化能除去原凹土中的碳酸盐类等杂质，起到疏 通孔道和增加比表面的作用，有利于牛羊油吸附脱色。凹土结构中的八面体层边缘阳离子(主要为Mg2+)随着 硫酸浓度增大而不断减少，Al八面体的溶解速率小于Mg八 面体溶解速率，硫酸与凹土反应过程是从晶体外部边缘向内 扩散的，属于质子外表面渗透机理，过高的硫酸浓度活化， 会使八面体阳离子近于完全溶解，Mg、 Al相对含量急剧下 降，四面体失去支撑，晶体结构可能坍陷，内孔消失，反而使其对牛羊油的脱色能力明显降低。高温焙烧后的凹凸棒土，孔隙率与当量孔隙直径能明显 提高。凹土是含水的富镁铝硅酸盐，分子式中三种水存在凹土不同结构中孔道水在50。C 18(TC下可以脱出；空穴壁与 阳离子配位时的结晶水在210。C 350。C下脱出；结构水在 35(TC 55(TC下脱出。三种不同状态的7JC，在晶体结构中， 孔道水、结晶水易脱出，并随焙烧温度的提高逸出水量提高， 结构水要在350。C以上的高温才能逸出，60(TC左右全部失 水，70(TC时晶体结构破坏，生成新相。焙烧温度与脱色力 有较好的相关性，其脱色力随焙烧温度提高而提高， 一般 400。C时达最高峰，温度再升高，脱色力会急骤下降，吸附 效果也下降。硫酸活化反应过程中，H+置换了凹土八面体中的A产， 生成硫酸铝，在脱色过程中形成稳定的悬浮液，这种悬浮液 的分散相由凹土的颗粒及其表面上的硫酸铝构成，硫酸活化 后的凹土使用中，这种胶体性能会使过纟虑速度明显变慢。在 凹土活化过程中加入硫酸钾有如下反应3Al2(S04)3+K2S04+7H20=K2Al(S04)4(OH)2+6H2S04 这样能在凹土颗粒表面形成双电层钾的不溶性碱式硫酸铝 无机化合物，从而改善硫酸活化后凹土在牛羊油脱色使用中 的过滤性能。本发明具有以下优点①通过对凹土进行适当的酸和热 活化改性处理，可以提高其对牛羊油的j说色效果，从而使其能替代活性白土，降低生产成本；②本发明引入恰当的化学 处理，能明显提高凹土的过滤性能，提高脱色生产效率。
图1为凹土原矿粉末放大5千倍的扫描电镜图。 图2为凹土吸附剂放大5千倍的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明。应 理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方 式限制本发明的范围。实施例1:配制硫酸浓度为5%的溶液1L，称取200g凹土加入到配 置好的硫酸溶液中以300rpm不停搅拌，酸化温度为90°C， 时间4h，酸化结束后过滤，滤饼用自来水冲洗至pH中性； 将滤饼加入100ml自来水，再加入10g硫酸钾，继续搅拌反 应2h，反应结束后过滤；滤饼105。C恒温干燥2h，烘干滤饼 在马弗炉中30(TC焙烧lh，研磨过筛至100目放入真空干燥 器内待用。用荷兰ANKERSMID公司的BELSORP-II比表面与孔 径分布仪测试改性后的凹土，其比表面积为215.36m2/g，平 均孔隙直径为9.45nm。称取上述15g改性凹土与500ml牛羊油一起放入圆底烧 瓶内，控制脱色温度为100°C ，以300rpm不停搅拌30min， 脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为96%，过滤时间为4.6min。实施例2:将活化用的硫酸浓度改为10%，其余条件同实施例1不 变，脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为89%，过滤时 间为4.4min，凹土的比表面积为232.52m2/g，平均孔隙直径 为12.45nm。经比较得知，活化用的酸浓度较高，凹土比表 面和孔径都有所提高，但脱色效果却略有下降。实施例3:将活化用的硫酸浓度改为20%，其余条件同实施例1不 变，脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为78%，过滤时 间为4.1min，凹土的比表面积为221.78m々g，平均孔隙直径 为14.31nm。经比较得知，活化用的酸浓度过高时，凹土晶 体结构可能被破坏，其比表面有所降低，但平均孔径还是有 所提高，脱色效果却明显降低，可见脱色率与孔径有较大的 关系，并非越大越好。实施例4:称取200g凹土不用硫酸活化，而是加入100ml水溶液 中，再加入10g硫酸钾，以300rpm不停搅拌2h，过滤，于 105。C恒温干燥2h，在马弗炉中30(TC焙烧活化lh，研磨过 筛至100目后放入真空干燥器内待用。称取15g凹土与500ml 牛羊油一起放入圆底烧瓶内，控制脱色温度为IO(TC，以 300rpm不停搅拌30min，脱色结束后，真空抽滤，测试其脱 色率为48%，过滤时间为5.6min，凹土的比表面积为162.68m2/g，平均孔隙直径为7.21nm。可见未经酸活化，仅 热活化的凹土对牛羊油的脱色率较差，而且过滤性能也不 好。实施例5:除了酸活化后在马弗炉中焙烧温度为400°C，其余条件 同实施例l不变，脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为 88%，过滤时间为4.3min。可见硫酸活化后，再热活化时， 温度不宜过高，否则脱色率反而有所降低。实施例6:除了不加入硫酸钾，其余条件同实施例l不变，脱色结 束后，真空抽滤，测试其脱色率为94%，过滤时间为7.5min。 硫酸钾的加入与否对牛羊油的脱色率影响不大，但对过滤速 率影响明显，不加入硫酸钾，过滤时间几乎延长了l倍。实施例7:除了硫酸钾的加入量为5g，其余条件同实施例1不变， 脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为95%，过滤时间为 6.2min。实施例8:除了硫酸钾的加入量为15g，其余条件同实施例1不变， 脱色结束后，真空抽滤，测试其脱色率为93%，过滤时间为 3.9min。
权利要求
1.牛羊油脱色用快滤性凹土吸附剂的制备方法，其特征在于通过硫酸和热处理相结合，改变凹土的孔径分布，同时引入化学处理，降低脱色过程中凹土表面胶体的生成；包括以下具体步骤首先，酸化处理，每1g凹土用5ml浓度3-7％的硫酸溶液处理，300rpm搅拌，酸化温度90℃，时间3-4h，酸化结束后过滤，滤饼用自来水冲洗至pH中性；然后，滤饼化学处理，将滤饼加入自来水，每200g凹土加入5-15g的硫酸钾，搅拌反应2h，反应结束后过滤；最后，滤饼热处理，滤饼于105℃恒温干燥2h，烘干的滤饼在马弗炉中280-320℃焙烧活化1h，研磨过筛至100得快滤性凹土吸附剂。
全文摘要
本发明公开了牛羊油脱色用快滤性凹土吸附剂的制备方法，包括以下具体步骤首先酸化处理，每1g凹土用5ml浓度3-7％的硫酸溶液处理，300rpm搅拌，酸化温度90℃，时间3-4h，酸化结束后过滤，滤饼用自来水冲洗至pH中性；然后滤饼化学处理，将滤饼加入自来水，每200g凹土加入5-15g的硫酸钾，搅拌反应2h，反应结束后过滤；最后，滤饼热处理，滤饼于105℃恒温干燥2h，烘干的滤饼在马弗炉中280-320℃焙烧活化1h，研磨过筛至100目得快滤性凹土吸附剂。本发明通过对凹土进行酸、热及化学处理，提高其对牛羊油的脱色效果，使其替代活性白土降低工业生产成本。
文档编号C11B3/10GK101327422SQ20081002125
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者张运华, 涛 胡, 金叶玲, 勇 陈, 静 陈 申请人:淮阴工学院