矿物组合物的制作方法

文档序号:26000990发布日期:2021-07-23 21:17阅读:76来源:国知局
矿物组合物的制作方法

本发明大体上涉及适用于漂白和/或过滤液体的组合物、制备这些组合物的方法以及这些组合物的各种用途,特别是用于漂白和/或过滤液体,包括如食用油等油类。



背景技术:

生产食用油过程中的重要步骤是漂白阶段,其中,除去有色的色素(例如叶绿素和胡萝卜素)以及其他可能影响油的整体外观和味道的污染物。

高性能漂白土(hpbe)是在密封反应器中在高温下用无机酸活化的优质膨润土,通常用于该漂白阶段。但是,制备hpbe的过程通常会产生大量的酸性残留物和大量的液体废物。

此外,尽管hpbe可以除去着色剂,但它们也同时吸附脂肪酸盐、蜡、磷脂、游离脂肪酸和重金属。这减少了它们的有效活性表面,这严重影响了它们的漂白能力。为了解决这个问题,生产商目前往往通过以更高的剂量添加hpbe而滥用它们。这会直接(由于购买了更多材料)和间接(废滤饼中的油损失增加——be重量的约60%)影响油生产成本。

另一个问题是用过的hpbe非常细,过滤特性很差。当高剂量添加hpbe时,需要更多的时间和能量来进行过滤。

因此,期望提供适用于漂白食用油的替代和/或改进的组合物。



技术实现要素:

根据本发明的第一方面,提供了一种组合物,其包含蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅,其中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物中至少一种的表面上。

根据本发明的第二方面,提供了一种制备组合物的方法,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物中的至少一种上形成二氧化硅,使得合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物的表面上。该组合物可以例如按照本发明的第一方面,包括其任何实施方式。

在某些实施方式中,将所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物二者的表面上。

在某些实施方式中,将所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的表面上,并且将表面上分散有合成无定形二氧化硅的所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与第二矿物组合。所述第二矿物例如可以在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

在某些实施方式中,将所述合成无定形二氧化硅分散在所述第二矿物的表面上,并将表面上分散有合成无定形二氧化硅的第二矿物与所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物组合。所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物例如可以在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

根据本发明的第三方面,提供了通过本发明第二方面的方法(包括其任何实施方式)获得和/或能够获得的组合物。

根据本发明的第四方面,提供了包含蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅的组合物在纯化液体中的用途。该组合物可以例如按照本发明的第一方面,包括其任何实施方式。液体可以例如是油,例如食用油、工业用油或生物柴油。

根据本发明的第五方面,提供了一种漂白和/或过滤液体的方法,该方法包括将所述液体与包含蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅的组合物合并。该组合物可以例如按照本发明的第一方面,包括其任何实施方式。液体可以例如是油,例如食用油、工业用油或生物柴油。

在本发明任何方面的某些实施方式中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物是蒙脱石矿物。在本发明任何方面的某些实施方式中,所述蒙脱石矿物是膨润土。

在本发明任何方面的某些实施方式中,所述第二矿物是硅藻土。

在本发明任何方面的某些实施方式中,所述蒙脱石矿物和/或第二矿物是硅藻泥岩。

在本发明任何方面的某些实施方式中,所述合成无定形二氧化硅是硅胶。

本发明任何方面的某些实施方式可以提供一个或多个以下优点:

·从液体中除去(例如改进除去)色素(漂白);

·液体的过滤(例如改进的过滤);

·减少漂白和/或过滤后的液体损失(例如减少油的损失);

·减少所需的材料量;

·在组合物的形成过程中同时中和酸处理的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物;

·减少用于制备组合物的方法中的水量;

·例如,由于将中和手段结合到了最终产品中,并且不用随后除去,因此提高了产率。

对于本发明的任何具体的一个或多个所述方面提供的细节、实例和优选将在本文中进一步说明,并且同样适用于本发明的所有方面。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾,否则本发明涵盖本文所述的实施方式、实例和优选方案在其所有可能的变化中的任何组合。

附图说明

可以参照以下非限制性附图来描述本发明,其中:

图1是实施例1中描述的方法的示意图。

图2是实施例2中描述的方法的示意图。

图3是实施例3中描述的方法的示意图。

图4是实施例4中制备的材料的sem图像。

图5是实施例4至6中制备的材料和市售材料的孔径分布图。

具体实施方式

本文提供了适用于漂白和/或过滤液体、例如液体油的组合物。该组合物包含蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅,其中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物中至少一种的表面上。在某些实施方式中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物二者的表面上。

该组合物可以例如包含蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物中的一种、两种或全部。该组合物可以例如基本上由蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅组成。该组合物可以例如由蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅组成。

本文使用的术语“蒙脱石矿物”是指包含蒙脱石矿物结构(即,夹在两个四面体片之间的八面体片的2:1结构)的材料。蒙脱石矿物具有可变的净负电荷,其可以由一种或多种阳离子(如钠、钾、钙、铁、铝或镁阳离子)或由外部吸附在层间表面上的氢来平衡。蒙脱石矿物可以包含阳离子类型的组合,例如一价、二价和三价阳离子的混合物。蒙脱石矿物可以例如包含(例如仅包含)一价和二价阳离子的混合物。

例如,蒙脱石矿物可选自蒙脱土、贝得石、绿脱石、皂石、水辉石或其中一种或多种的组合。在某些实施方式中,蒙脱石矿物包含蒙脱土,基本上由其组成或由其组成。膨润土是主要包含蒙脱石的岩石。因此,在某些实施方式中,蒙脱石矿物来自膨润土。

本文所述的组合物中使用的蒙脱石矿物可包含一价阳离子。在某些实施方式中,蒙脱石矿物包含(例如仅包含)一价、二价和三价阳离子的混合物。在某些实施方式中,蒙脱石矿物包含(例如仅包含)一价和二价阳离子的混合物。在某些实施方式中,蒙脱石矿物仅包含一价阳离子(换句话说,不包含任何非一价的阳离子)。在某些实施方式中,所述一价阳离子选自钠阳离子、钾阳离子或其组合。在某些实施方式中,所述二价阳离子选自钙阳离子、镁阳离子或其组合。在某些实施方式中,所述三价阳离子是铝阳离子。在某些实施方式中,蒙脱石矿物(例如膨润土)包含钙阳离子和钠阳离子的混合物。在某些实施方式中,蒙脱石矿物(例如膨润土)包含仅钙阳离子和钠阳离子的混合物。在某些实施方式中,蒙脱石矿物(例如膨润土)包含钙、镁、钠和钾阳离子。通常,蒙脱石矿物中的阳离子是指蒙脱石矿物中的可交换阳离子。本文所用的术语“钙膨润土”是指其中超过50%、例如超过70%的可交换阳离子是钙的材料。

蒙脱石矿物可以是天然存在的蒙脱石矿物或经处理的蒙脱石矿物。例如,天然存在的蒙脱石矿物中的如钙、钾或镁等阳离子可能已经被钠阳离子替代,例如通过纯碱活化。这可以称为钠活化蒙脱石粘土。纯碱活化可以例如包括将纯碱粉末(碳酸钠)添加到水分含量为至少约20重量%、例如至少约22重量%或至少约35重量%的蒙脱石矿物中,并例如通过挤出或混炼进行混合。然后可以将纯碱活化的蒙脱石粘土干燥并加工(例如研磨)成具有所需粒径分布的粉末。

蒙脱石矿物可包含至少约60重量%的蒙脱石矿物结构。例如,蒙脱石矿物可包含至少约65重量%、或至少约70重量%、或至少约75重量%、或至少约80重量%、或至少约85重量%、或至少约90重量%、或至少约95重量%、或至少约96重量%、或至少约97重量%、或至少约98重量%、或至少约99重量%的蒙脱石矿物结构。例如,蒙脱石矿物可包含至多约100重量%的蒙脱石矿物结构。例如,蒙脱石矿物可包含至多约99重量%、或至多约98重量%、或至多约97重量%、或至多约95重量%、或至多约90重量%的蒙脱石矿物结构。

所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物原料可以例如包含等于或小于约40重量%的水分。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物原料可包含等于或小于约35重量%、或等于或小于约30重量%、或等于或小于约25重量%、或等于或小于约20重量%、或等于或小于约15重量%的水分。水分含量可以例如通过加热蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物直至重量没有进一步变化并比较加热前后的重量来测量。蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物原料可以例如包含等于或大于约0重量%的水分。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物可包含等于或大于约4重量%、或等于或大于约5重量%、或等于或大于约10重量%、或等于或大于约15重量%的水分。例如,这可以通过用于实验室测定土壤和岩石中水(水分)质量含量的astmd2216-10标准测试方法来确定。

本文使用的术语“坡缕石矿物”是指包含坡缕石矿物结构的材料。坡缕石是具有式(mg,al)2si4o10(oh)·4(h2o)镁铝层状硅酸盐。它也可以称为凹凸棒石。

本文使用的术语“海泡石矿物”是指包含海泡石矿物结构的材料。海泡石是复合镁硅酸盐,通常具有化学式mg4si6o15(oh)2·6h2o。它也可以称为meerschaum。

蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物可以例如是“酸处理的”或“酸活化的”。“酸处理的”或“酸活化的”是指蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物已经与高浓度(5n至30n)无机酸反应。

蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物可优选为蒙脱石矿物。蒙脱石矿物可以例如是膨润土。

第二矿物可以是例如与组合物中已经存在的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物不同的任何矿物。

第二矿物可以例如选自以下一种或多种:蒙脱石矿物(例如膨润土)、坡缕石矿物、海泡石矿物、碱土金属碳酸盐(例如白云石,即camg(co3)2)、金属硫酸盐(例如石膏)、金属硅酸盐、金属氧化物(例如氧化铁、氧化铬、三氧化锑或二氧化硅)、金属氢氧化物、硅灰石、铝土矿、滑石(例如法国白垩)、云母、氧化锌(例如锌白或中国白)、二氧化钛(例如锐钛矿或金红石)、硫化锌、碳酸钙(例如沉淀碳酸钙(pcc)、研磨碳酸钙(gcc)或表面改性碳酸钙)、硫酸钡(例如重晶石、沉淀硫酸钡或白颜料)、水合氧化铝(例如三水合氧化铝、轻质水合氧化铝、色淀白或透明白)、粘土(例如高岭土、煅烧高岭土、瓷土或膨润土)、硅藻土(也称为作为硅藻泥或de)、硅藻泥岩、珍珠岩及其组合。

在某些实施方式中,第二矿物选自由硅藻土、珍珠岩、硅藻泥岩、高岭土、滑石、膨润土或其中一种或多种的任何组合组成的组。在某些实施方式中,第二矿物选自由硅藻土、珍珠岩、硅藻泥岩、高岭土、滑石或其中一种或多种的任何组合组成的组。在某些实施方式中,第二矿物是过滤矿物(例如,能够将使用本文所述的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物漂白的液体组合物与该蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物分离的矿物)。在某些实施方式中,第二矿物选自硅藻土、珍珠岩、硅藻泥岩或其组合。在某些实施方式中,第二矿物是硅藻土。

术语硅藻土和硅藻泥可互换使用。硅藻土通常从天然硅藻土获得,其可以从盐水源或从淡水源获得。硅藻土可以是原始形式的硅藻土,也可以是对材料进行一个或多个加工步骤之后的硅藻土。

硅藻土通常是沉积生物成因的二氧化硅沉积物,其包含硅藻(单细胞藻类植物,在海洋或淡水环境中聚集)的化石骨骼。蜂窝状二氧化硅结构通常赋予硅藻土有用的特性,如吸收能力和表面积、化学稳定性以及低堆积密度。硅藻土可包含与其他物质混合的约90%的sio2。粗硅藻土可能包含约90%的sio2以及各种金属氧化物,例如但不限于al、fe、ca和mg氧化物。硅藻土可以具有本领域技术人员现在已知或以后发现的各种合适形式中的任何一种。

硅藻土可能是市售的硅藻土产品。例如,硅藻土可以是可从imerysfiltrationminerals以商品名购得的材料。

第二矿物原料可以例如包含等于或小于约40重量%的水分。例如,第二矿物原料可包含等于或小于约35重量%、或等于或小于约30重量%、或等于或小于约25重量%、或等于或小于约20重量%、或等于或小于约15重量%的水分。水分含量可以例如通过加热第二矿物直至重量没有进一步变化并比较加热前后的重量来测量。第二矿物原料可以例如包含等于或大于约0重量%的水分。例如,第二矿物可包含等于或大于约4重量%、或等于或大于约5重量%、或等于或大于约10重量%、或等于或大于约15重量%的水分。例如,这可以通过用于实验室测定土壤和岩石中水(水分)质量含量的astmd2216-10标准测试方法来确定。

在某些实施方式中,蒙脱石矿物和/或第二矿物是硅藻泥岩。硅藻泥岩是天然存在的复合物,主要包含硅藻土和蒙脱石矿物膨润土。因此,硅藻泥岩可同时提供本文所述的组合物的蒙脱石矿物和第二矿物成分。因此,术语“蒙脱石矿物”和“硅藻土”均涵盖硅藻泥岩。在某些实施方式中,包含硅藻泥岩的组合物还包含其他蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物,例如其他蒙脱石矿物,如膨润土。

当从天然来源获得本发明某些实施方式中使用的矿物时,可能某些矿物杂质将不可避免地污染粉碎材料。然而,一般而言,每种矿物成分将优选包含小于5重量%、优选小于1重量%的其他矿物杂质。

蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物(例如硅藻土)可以例如在与本文所述的组合物的其他成分合并之前或之后进行处理,以获得所需的粒径。加工可以例如包括粉碎、研磨、碾磨和/或筛分。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d90可以例如等于或大于约30μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d90可以等于或大于约40μm、或等于或大于约50μm、或等于或大于约60μm、或等于或大于约70μm、或等于或大于约80μm。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d90可以等于或小于约150μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d90可以等于或小于约140μm、或等于或小于约130μm、或等于或小于约120μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d90可以为约30μm至约150μm,例如约50μm至约140μm,例如约60μm至约120μm。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d50可以例如等于或大于约5μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d50可以等于或大于约10μm、或等于或大于约15μm。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d50可以等于或小于约60μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d50可以等于或小于约55μm、或等于或小于约50μm、或等于或小于约45μm、或等于或小于约40μm、或等于或小于约35μm、或等于或小于约30μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d50可以为约5μm至约60μm,例如约10μm至约50μm,例如约15μm至约40μm。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d10可以例如等于或大于约0.1μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d10可以等于或大于约0.5μm,或等于或大于约1μm,或等于或大于约1.5μm,或等于或大于约2μm。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d10可以例如等于或小于约10μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d10可以等于或小于约8μm,或等于或小于约6μm,或等于或小于约5μm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的d10可以为约0.1μm至约10μm,例如约1μm至约8μm,例如约2μm至约6μm。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的d90可以例如等于或大于约10μm。例如,第二矿物的d90可以等于或大于约20μm、或等于或大于约30μm、或等于或大于约40μm、或等于或大于约50μm、或等于或大于约60μm、或等于或大于约70μm、或等于或大于约80μm。本文所述的组合物中的第二矿物的d90可以例如等于或小于约150μm。例如,第二矿物的d90可以等于或小于约140μm,或等于或小于约130μm,或等于或小于约120μm。例如,第二矿物的d90可以为约10μm至约150μm,例如约50μm至约140μm,例如约60μm至约120μm。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的d50可以例如等于或大于约6μm。例如,第二矿物的d50可以等于或大于约10μm,或等于或大于约15μm,或等于或大于约20μm。本文所述的组合物中的第二矿物的d50可以例如等于或小于约100μm。例如,第二矿物的d50可以等于或小于约90μm,或等于或小于约80μm,或等于或小于约70μm,或等于或小于约60μm,或等于或小于约50μm,或等于或小于约40μm,或等于或小于约30μm。例如,第二矿物的d50可以为约6μm至约100μm,例如约10μm至约80μm,例如约10μm至约60μm,例如约10μm至约50μm,例如约15μm至约40μm。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的d10可以例如等于或大于约2μm。例如,第二矿物的d10可以等于或大于约5μm,或等于或大于约10μm。本文所述的组合物中的第二矿物的d10可以例如等于或小于约35μm。例如,第二矿物的d10可以等于或小于约30μm,或等于或小于约25μm,或等于或小于约20μm。例如,第二矿物的d10可以为约2μm至约35μm,例如约5μm至约25μm,例如约5μm至约20μm。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的比表面积(ssa)可以例如等于或大于约40m2/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的ssa可以等于或大于约50m2/g,或等于或大于约60m2/g,或等于或大于约70m2/g,或等于或大于约80m2/g,或等于或大于约90m2/g,或等于或大于约100m2/g,或等于或大于约110m2/g,或等于或大于约120m2/g,或等于或大于约130m2/g,或等于或大于约140m2/g,或等于或大于约150m2/g。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的ssa可以例如等于或小于约300m2/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的ssa可以等于或小于约280m2/g,或等于或小于约260m2/g,或等于或小于约250m2/g,或等于或小于约240m2/g,或等于或小于约220m2/g,或等于或小于约200m2/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的ssa可以为约40m2/g至约300m2/g,例如约50m2/g至约250m2/g,例如约100m2/g至约250m2/g,例如约120m2/g至约220m2/g。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的比表面积(ssa)可以例如等于或大于约2m2/g。例如,第二矿物的ssa可以等于或大于约5m2/g,等于或大于约10m2/g,等于或大于约20m2/g,等于或大于约30m2/g,等于或大于约40m2/g,等于或大于约50m2/g,或等于或大于约60m2/g,或等于或大于约70m2/g,或等于或大于约80m2/g,或等于或大于约90m2/g,或等于或大于约100m2/g。本文所述的组合物中的第二矿物的ssa可以例如等于或小于约300m2/g。例如,第二矿物的ssa可以等于或小于约280m2/g,或等于或小于约260m2/g,或等于或小于约250m2/g,或等于或小于约240m2/g,或等于或小于约220m2/g,或等于或小于约200m2/g。例如,第二矿物的ssa可以为约2m2/g至约300m2/g,例如约10m2/g至约250m2/g,例如约50m2/g至约250m2/g,例如约100m2/g至约220m2/g。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的孔容可以例如等于或大于约0.1cm3/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的孔容可等于或大于约0.2cm3/g,或等于或大于约0.3cm3/g,或等于或大于约0.4cm3/g。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的孔容可以例如等于或小于约0.9cm3/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的孔容可以等于或小于约0.8cm3/g,或等于或小于约0.7cm3/g,或等于或小于约0.6cm3/g,或等于至或小于约0.5cm3/g,或等于或小于约0.4cm3/g。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的孔容可以为约0.1cm3/g至约0.9cm3/g,例如约0.2cm3/g至约0.7cm3/g,例如约0.3cm3/g至约0.5cm3/g,例如约0.35cm3/g至约0.45cm3/g。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的孔容可以例如等于或大于约0.001cm3/g。例如,本文所述的组合物中的第二矿物的孔容可等于或大于约0.01cm3/g,或等于或大于约0.1cm3/g,或等于或大于约0.2cm3/g,或等于或大于约0.3cm3/g,或等于或大于约0.4cm3/g。本文所述的组合物中的第二矿物的孔容可以例如等于或小于约0.9cm3/g。例如,本文所述的组合物中的第二矿物的孔容可等于或小于约0.8cm3/g,或等于或小于约0.7cm3/g,或等于或小于约0.6cm3/g,或等于或小于约0.5cm3/g。例如,本文所述的组合物中的第二矿物的孔容可以为约0.001cm3/g至约0.9cm3/g,例如约0.01cm3/g至约0.9cm3/g,例如约0.1cm3/g至约0.8cm3/g,例如约0.2cm3/g至约0.8cm3/g,例如约0.3cm3/g至约0.6cm3/g。

本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的平均孔径可以例如等于或大于约2nm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的平均孔径可以等于或大于约10nm,或等于或大于约50nm,或等于或大于约100nm,或等于或大于约150nm。本文所述的组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的平均孔径可以例如等于或小于约400nm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的平均孔径可等于或小于约380nm,或等于或小于约360nm,或等于或小于约350nm。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的平均孔径可以为约2nm至约400nm,例如约50nm至约380nm,例如约100nm至约350nm。

本文所述的组合物中的第二矿物(例如硅藻土)的平均孔径可以例如等于或大于约2nm。例如,第二矿物的平均孔径可等于或大于约10nm,或等于或大于约50nm,或等于或大于约100nm,或等于或大于约150nm。本文所述的组合物中的第二矿物的平均孔径可以例如等于或小于约25μm。例如,第二矿物的平均孔径可以等于或小于约20μm,或等于或小于约10μm,或等于或小于约1μm,或等于或小于约500nm,或等于或小于约400nm。例如,第二矿物的平均孔径可以为约2nm至约25μm,例如约50nm至约10μm,例如约100nm至约1μm。

本文所述的组合物包含分散在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物中至少一种的表面上的合成无定形二氧化硅。在某些实施方式中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物二者的表面上。

术语“合成无定形二氧化硅”是指非天然存在且非结晶的二氧化硅。合成无定形二氧化硅可由沉淀反应(通常涉及硅酸)形成。在某些实施方式中,本文所述的组合物中使用的合成无定形二氧化硅(例如硅胶)是吸附剂。在某些实施方式中,本文所述的组合物中使用的合成无定形二氧化硅(例如硅胶)不是粘合剂。

在某些实施方式中,合成无定形二氧化硅可以在高于85℃的温度和碱性条件下(例如约9至约11的ph)形成。一次颗粒迅速生长至直径为约100nm。然后这些颗粒通过絮凝而聚集。这可以称为沉淀二氧化硅。

在某些实施方式中,合成无定形二氧化硅可以通过单体硅酸的聚合形成3d凝胶结构而形成。该材料可以被称为“硅胶”。硅胶通常在湿法沉淀工艺中形成,该工艺包括硅酸盐溶液和酸,例如无机酸。因此,在某些实施方式中,合成无定形二氧化硅是硅胶。硅胶通常比其他合成无定形二氧化硅具有更加多孔的结构和更高的内表面积。

在某些实施方式中,本文所述的组合物还包含合成无定形二氧化硅的游离颗粒。“游离”是指颗粒不分散在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物或第二矿物的表面上,并且不以任何方式与矿物颗粒结合。游离颗粒可以例如与分散在矿物表面上的合成无定形二氧化硅同时形成,或可以单独添加。合成无定形二氧化硅的游离颗粒可以例如聚集形成较大的颗粒。硅胶的游离颗粒及其聚集体的d99(99体积%的颗粒的尺寸小于它)可以例如等于或小于约50μm。例如,硅胶的游离颗粒及其聚集体的d99可以等于或小于约40μm,例如等于或小于约30μm,例如等于或小于约20μm。

本文所述的组合物的各种成分可以以任何合适的量和比例组合,例如以使得总量达到100重量%的任何合适的量和比例。

在某些实施方式中,本文所述的组合物包含等于或大于约50重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。例如,该组合物可包含等于或大于约55重量%、或等于或大于约60重量%、或等于或大于约65重量%、或等于或大于约70重量%、或等于或大于约75重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。在某些实施方式中,本文所述的组合物可包含等于或小于约98重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。例如,组合物可以包含等于或小于约95重量%、或等于或小于约90重量%、或等于或小于约85重量%、或等于或小于约80重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。例如,组合物可包含约50重量%至约98重量%、例如约60重量%至约97重量%、例如约70重量%至约95重量%、例如约70重量%至约90重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。

在某些实施方式中,本文所述的组合物包含等于或大于约1重量%的第二矿物。例如,组合物可包含等于或大于约5重量%、或等于或大于约10重量%、或等于或大于约15重量%、或等于或大于约20重量%的第二矿物。在某些实施方式中,组合物包含等于或小于约40重量%的第二矿物。例如,组合物可包含等于或小于约35重量%、或等于或小于约30重量%、或等于或小于约25重量%的第二矿物。例如,组合物可包含约1重量%至约40重量%、例如约1重量%至约35重量%、例如约5重量%至约30重量%、例如约15重量%至约25重量%的第二矿物。

在某些实施方式中,本文所述的组合物包含等于或大于约1重量%的合成无定形二氧化硅。例如,组合物可包含等于或大于约2重量%、或等于或大于约3重量%、或等于或大于约4重量%、或等于或大于约5重量%的合成无定形二氧化硅。在某些实施方式中,组合物包含等于或小于约15重量%的合成无定形二氧化硅。例如,组合物可包含等于或小于约12重量%、或等于或小于约10重量%、或等于或小于约8重量%的合成无定形二氧化硅。例如,组合物可包含约1重量%至约15重量%、例如约1重量%至约10重量%、例如约2重量%至约10重量%、例如约5重量%至约12重量%的合成无定形二氧化硅。

组合物中蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与第二矿物的重量比可为例如约20:1至约1:1。例如,组合物中的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与第二矿物的重量比可以为约15:1至约1:1,或约12:1至约1:1,或约20:1至约2:1,或约15:1至约2:1,或约12:1至约2:1,或约20:1至约5:1,或约15:1至约5:1,或约12:1至约5:1,或约20:1至约10:1,或约15:1至约10:1。

例如,可以对本文所述的组合物进行处理以获得期望的粒径。加工可以例如包括粉碎、研磨、碾磨和/或筛分。

在某些实施方式中,组合物中至少约60重量%的颗粒等于或小于约75μm。例如,组合物中至少约65重量%、或至少约70重量%、或至少约75重量%、或至少约80重量%、或至少约85重量%、或至少约90重量%、或至少约95重量%的颗粒可等于或小于约75μm。例如,组合物中至多100重量%的颗粒可以等于或小于约75μm。例如,组合物中至多约99重量%、或至多约98重量%、或至多约97重量%的颗粒可等于或小于约75μm。例如,组合物中约60重量%至约100重量%、或约70重量%至约100重量%、或约80重量%至约99重量%的颗粒可等于或小于约75μm。

在某些实施方式中,组合物的d50等于或小于约60μm。例如,组合物的d50可以等于或小于约55μm,或等于或小于约50μm,或等于或小于约45μm,或等于或小于约40μm,或等于或小于约35μm,或等于或小于约30μm。在某些实施方式中,组合物的d50等于或大于约10μm。例如,组合物的d50可以等于或大于约15μm,或等于或大于约20μm,或等于或大于约25μm。例如,组合物的d50可以为约10μm至约60μm,例如约15μm至约50μm,例如约20μm至约40μm。

在某些实施方式中,组合物的d90等于或小于约150μm。例如,组合物的d90可以等于或小于约140μm,或等于或小于约130μm,或等于或小于约120μm。在某些实施方式中,组合物的d90等于或大于约40μm。例如,组合物的d90可以等于或大于约50μm,或等于或大于约60μm,或等于或大于约70μm,或等于或大于约80μm。例如,组合物的d90可以为约40μm至约150μm,例如约50μm至约140μm,例如约60μm至约130μm,例如约70μm至约120μm。

在某些实施方式中,组合物的d10等于或小于约10μm。例如,组合物的d10可以等于或小于约9μm,或等于或小于约8μm,或等于或小于约7μm,或等于或小于约6μm。在某些实施方式中,组合物的d10等于或大于约1μm。例如,组合物的d10可以等于或大于约2μm,或等于或大于约3μm,或等于或大于约4μm。例如,组合物的d10可以为约1μm至约10μm,例如约2μm至约8μm,例如约4μm至约6μm。

本文所指的粒径特性通过对于小于500μm的颗粒使用cilas(compagnielndustrielledeslasers)1090仪器的激光粒径分析以公知的方式测量。在这项技术中,可以根据fraunhofer或mie理论的应用,利用激光束的衍射来测量粉末、悬浮液和乳液中颗粒的尺寸。将颗粒分散在空气或水或其他溶剂流中。随着激光束穿过分散的颗粒样品,散射的光强度的角度变化。然后分析角度散射强度数据以计算导致产生散射图案的颗粒的尺寸。本文使用的术语“平均粒径”或“d50”是以这种方式确定的有50%重量的直径小于该d50值时的颗粒直径的值。术语d90是有90%重量的颗粒小于该值时的粒径值。cilas1090仪器通常提供粒径数据至两位小数位,在确定是否满足本发明的要求时要四舍五入,或通过提供基本相同结果的其他方法进行。对于大于500μm的颗粒,通过筛分测量粒径。

本文所述的组合物的水分含量可例如为约0重量%至约25重量%,例如约0重量%至约20重量%,例如约0重量%至约15重量%。例如约0重量%至约10重量%,例如约0重量%至约5重量%。本文所述的组合物的各种成分可以经历干燥步骤(例如单独地或作为组合物整体的一部分),以获得水分含量在该范围内的最终组合物。

本文所述的组合物的比表面积(ssa)可以例如等于或大于约100m2/g。例如,组合物的ssa可以等于或大于约120m2/g,或等于或大于约140m2/g,或等于或大于约150m2/g,或等于或大于约160m2/g,或等于或大于约180m2/g,或等于或大于约200m2/g。本文所述的组合物的ssa可以例如等于或小于约400m2/g。例如,组合物的ssa可以等于或小于约380m2/g,或等于或小于约360m2/g,或等于或小于约350m2/g,或等于或小于约340m2/g,或等于或小于约320m2/g,或等于或小于约280m2/g,或等于或小于约260m2/g,或等于或小于约250m2/g。例如,组合物的ssa可以为约100m2/g至约400m2/g,或约150m2/g至约350m2/g,或约200m2/g至约300m2/g。

除非另有说明,否则本文所述的组合物和组合物的各种成分(即蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物、第二矿物和合成无定形二氧化硅)的表面积是通过氮吸附(bet)法确定的。bet表面积可以通过brunaueretal.,j.am.chem.soc.,60,p309,1938中描述的方法来确定,其内容通过引用并入本文。当孔径大于400nm时,确定表面积和孔隙尺寸的另一种方法是压汞法(mip)。根据mip原理,所需的平衡压力与孔的尺寸成反比。仅需要低压力即可将汞压入大孔中,而需要大得多的压力才能将汞压入小孔中。汞孔隙率分析是在严格控制的压力下将汞逐渐压入多孔结构中。根据压力对压入数据,仪器使用washburn方程生成体积和尺寸分布(www.micromeritics.com)。

本文所述的组合物的孔容可以例如等于或大于约0.05cm3/g。例如,本文所述的组合物的孔容可等于或大于约0.1cm3/g,或等于或大于约0.15cm3/g,或等于或大于约0.2cm3/g,或等于或大于约0.25cm3/g,或等于或大于约0.3cm3/g。本文所述的组合物的孔容可以例如等于或小于约0.9cm3/g。例如,本文所述的组合物的孔容可等于或小于约0.85cm3/g,或等于或小于约0.8cm3/g,或等于或小于约0.75cm3/g,或等于或小于约0.7cm3/g,或等于或小于约0.65cm3/g,或等于或小于约0.6cm3/g,或等于或小于约0.55cm3/g,或等于或小于约0.5cm3/g。例如,本文所述的组合物的孔容可为约0.05cm3/g至约0.9cm3/g,或约0.1cm3/g至约0.5cm3/g。

本文所述的组合物的平均孔径可以例如等于或大于约20nm。例如,该组合物的平均孔径可以等于或大于约30nm,或等于或大于约40nm,或等于或大于约50nm,或等于或大于约60nm,或等于或大于约70nm,或等于或大于约80nm。本文所述的组合物的平均孔径可以例如等于或小于约200nm。例如,该组合物的平均孔径可以等于或小于约190nm,或等于或小于约180nm,或等于或小于约170nm,或等于或小于约160nm,或等于或小于约150nm。例如,组合物的平均孔径可为约20nm至约200nm,或约50nm至约150nm。

孔径属性(例如孔容和平均孔径)使用圆柱形状假设(4v/a)进行测量,该假设是bjh(barrett-joyner-halenda)模型的一部分。bjh模型源自用于bet表面积计算的相同n2吸收等温线(根据bet方法、afnor标准x11-621和622或iso9277进行测量)。bjh模型记载于barrettetal.,am.chem.soc.,73(1951),373至380页,其内容通过引用并入本文。例如,可以使用micromeriticstristar3000、micromeriticsvacprep061或sorptomatic1990fisons仪器。例如,可以将样品在105℃的烘箱中脱气过夜,然后在氮气流下180℃持续30分钟并在氮气流下冷却30分钟,或在氮气流下120℃持续5小时。等温线例如可以针对0.05至0.98的相对压力p/p0进行测量。平均孔径是指孔直径。孔容是累积的,对于1.7和50nm的孔径通过bjh在解吸分支上获得。

本文所述的组合物的过滤性可以例如等于或大于约0.01达西。例如,本文所述的组合物的过滤性可等于或大于约0.02达西,或等于或大于约0.03达西,或等于或大于约0.04达西,或等于或大于约0.05达西。本文所述的组合物的过滤性可例如等于或小于约4达西。例如,本文所述的组合物的过滤性可等于或小于约3达西,或等于或小于约2达西,或等于或小于约1达西。例如,本文所述的组合物的过滤性可为约0.01达西至约4达西,例如约0.02达西至约2达西,例如约0.03达西至约1达西。

过滤性与渗透性有关,该渗透性通过下述方式测量:使用设计为由组合物材料在水中的悬浮液在隔膜上形成滤饼的设备,然后测量指定体积的水流过测量厚度的横截面积已知的滤饼所需的时间。例如,渗透性可以通过高1cm、截面面积为1cm2的多孔复合材料进行测量,在施加的压差为1个大气压的情况下,使粘度为1mpa.s的流体以1cm3/sec的流速流过该材料。之前已从达西定律为多孔介质推导了测量过滤性的原理(例如,参见j.bear,“theequationofmotionofahomogeneousfluid:derivationsofdarcy’slaw”,dynamicsoffluidsinporousmedia161-177(2nded.1988))。

矿物组合物的制备方法

本文还提供了一种制备组合物的方法,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物中的至少一种上形成合成无定形二氧化硅,使得所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物的表面上。在某些实施方式中,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物中的至少一种上沉淀合成无定形二氧化硅,使得所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物的表面上。

上文关于组合物及其成分指定的细节可适用于本文所述的方法。特别是,通过本文所述的方法制备的组合物是根据本文所述的任何方面或实施方式的组合物。

在某些实施方式中,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物二者的表面上形成合成无定形二氧化硅。

在某些实施方式中,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的表面上形成合成无定形二氧化硅。该方法可还包括将表面上分散有合成无定形二氧化硅的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与第二矿物组合。所述第二矿物例如可以在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

在某些实施方式中,该方法包括在第二矿物的表面上形成合成无定形二氧化硅。该方法可以还包括将表面上分散有合成无定形二氧化硅的第二矿物与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物组合。所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物例如可以在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

在某些实施方式中,该方法包括将蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物与酸组合。例如,这可能得到酸处理的矿物。矿物可以例如与酸组合,然后将矿物与硅酸盐组合。例如,可以将矿物组合,然后放置足以使矿物颗粒与酸反应的时间,例如约30分钟至约7天,例如约3小时至约6小时。例如,可以将矿物和酸的混合物置于环境温度下,或者加热至约100℃,例如至约70℃。

酸可以例如是有机酸(例如乙酸、草酸、柠檬酸)或无机酸(例如盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、氢氟酸、氢溴酸、高氯酸、氢碘酸)。该酸可以是例如硫酸或盐酸。该酸可以是例如强酸(在水溶液中完全解离的酸)。酸的浓度可以例如等于或大于约5n。例如,酸的浓度可以等于或大于约6n,或等于或大于约7n,或等于或大于约8n,或等于或大于约9n,或等于或大于约10n。酸的浓度可以例如等于或小于约30n。例如,酸的浓度可以等于或小于约28n,或等于或小于约26n,或等于或小于约25n,或等于或小于约24n,或等于或小于约22n,或等于或小于约20n。例如,酸的浓度可以为约5n至约30n,或约6n至约25n,或约7n至约20n,或约8n至约15n。

在某些实施方式中,该方法包括将酸与硅酸盐组合。

在某些实施方式中,该方法包括将蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物与硅酸盐(例如硅酸盐溶液)组合。硅酸盐可以是例如偏硅酸盐、原硅酸盐或焦硅酸盐。硅酸盐可以是例如碱金属硅酸盐(例如,锂、钠、钾、铷、铯或钫硅酸盐)。硅酸盐可以例如具有式(xm2oysio2)*(nh2o),其中m是钠、钾或锂,x是1至3,y是1至3,并且n是0至10。例如,硅酸盐可以是硅酸钠,也称为水玻璃(na2oysio2)*(nh2o)。

替代地或另外地,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物包含无定形二氧化硅,并且使该矿物中的无定形二氧化硅与碱反应以形成硅酸盐。碱可以例如是氢氧化物。碱可以例如是氢氧化钠。在通过使一种或多种矿物中的无定形二氧化硅与碱反应形成硅酸盐的情况下,该方法可以还包括或可以不再包括将酸和/或蒙脱石、坡缕石、海泡石矿物和/或第二矿物与其他硅酸盐组合。

在某些实施方式中,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物包含等于或大于约2重量%的无定形二氧化硅相。在不添加其他硅酸盐的情况下,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物可包含等于或大于约5重量%的无定形二氧化硅相,例如等于或大于约10重量%、或等于或大于约15重量%的无定形二氧化硅相。在某些实施方式中,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物包含等于或小于约30重量%的无定形二氧化硅相,例如等于或小于约25重量%的无定形二氧化硅相。例如,蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物可包含约5重量%至约30重量%、或约10重量%至约25重量%的无定形二氧化硅相。

不希望受理论的束缚,据认为酸和硅酸盐的反应导致形成分散在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物的表面上的合成无定形二氧化硅。酸和硅酸盐的反应可以在酸性条件下进行。换句话说,硅酸盐可以以使得所得组合物的ph为酸性的量与矿物和酸组合。酸和硅酸盐的反应可以例如在等于或大于约1.5、例如等于或大于约2、例如等于或大于约2.5、例如等于或大于约3、或等于或大于约3.5、或等于或大于约4的ph下进行。酸和硅酸盐的反应可以例如在约2.5至约7、或约3至约6.5、或约3.5至约6的ph下进行。

酸和硅酸盐的反应可以例如在等于或小于约85℃的温度下进行。例如,酸和硅酸盐的反应可以在等于或小于约80℃、或等于或小于约70℃、或等于或小于约60℃、或等于或小于约50℃、或等于或小于约40□c、或等于或小于约35℃、或等于或小于约30℃、或等于或小于约25℃的温度下进行。酸和硅酸盐的反应可以例如在等于或大于约10℃的温度下进行。例如,酸和硅酸盐的反应可以在约10℃至约85℃、例如约10℃至约60℃、例如约10℃至约40℃、例如约10℃至约30℃、例如约10℃至约25℃的温度下进行。

所述酸可以例如在硅酸盐之前或之后与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物组合。或者,可以将酸和硅酸盐与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物同时组合。在通过使矿物中的无定形二氧化硅相与碱反应形成硅酸盐的情况下,酸可以在硅酸盐之后与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物组合。在首先将酸和硅酸盐与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物组合之后,可以将其他酸和/或硅酸盐与蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物组合。

矿物的总量(重量以g计)与酸(体积以ml计)之比可以例如等于或小于约5:1。例如,矿物(g)与酸(ml)之比可以等于或小于约4:1,或等于或小于约3:1,或等于或小于约2:1,或等于或小于约1:1。矿物与酸之比可以例如等于或大于约0.1:1,例如等于或大于约0.5:1。矿物与酸之比可以例如为约0.5:1至约2:1,例如约0.5:1至约1.5:1。

矿物的总量(重量以g计)与硅酸盐(重量以g计)之比可以例如等于或小于约20:1。例如,矿物与硅酸盐之比可以等于或小于约15:1,或等于或小于约10:1,或等于或小于约5:1。矿物与硅酸盐之比可以例如等于或大于约1:1,例如等于或大于约2:1。矿物与硅酸盐之比可以例如为约1:1至约20:1,例如约2:1至约5:1。

例如,可以通过例如使用挤出和/或混炼的混合或任何其他种类的混合(如砂浆搅拌机),将矿物与酸和/或硅酸盐和/或任何其他成分(包括其他矿物)组合。矿物可以例如通过喷雾酸和/或硅酸盐的溶液而与酸和/或硅酸盐和/或任何其他成分组合。

该方法可以例如包括一个或多个洗涤步骤。例如,所述矿物可以在与酸反应之后但与硅酸盐反应之前用水洗涤。替代地或另外地,所述矿物可以在酸和硅酸盐反应之后用水洗涤。洗涤步骤可以例如产生酸性流出物,该酸性流出物可以例如被回收,从而可以将其再次用于该方法。洗涤步骤可例如有助于提高反应混合物的ph,例如使得反应混合物的ph等于或大于约2,或等于或大于约2.5,或等于或大于约3,或等于或大于约3.5,或等于或大于约4。

在形成合成无定形二氧化硅使其分散在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或第二矿物的表面上之后,可以例如通过混合,将产物与一种或多种其他成分(例如蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物或第二矿物或任何其他矿物或其他合成无定形二氧化硅)组合(例如混合)。

然后可以干燥产物,使得其水分含量等于或小于约25重量%。例如,可以干燥产物,使得其水分含量等于或小于约20重量%,或等于或小于约15重量%,或等于或小于约10重量%,或等于或小于约8重量%,或等于或小于约6重量%,或等于或小于约5重量%,或等于或小于约4重量%,或等于或小于约2重量%,或等于或小于约1重量%。可以例如干燥产物,使得其水分含量等于或大于0重量%。该产物可以例如被煅烧。

例如,可以将产物研磨以得到期望的粒径。

矿物组合物的用途

本文所述的和通过本文所述的方法制备的矿物组合物可例如用于液体的纯化。例如,该矿物组合物可用于漂白和/或过滤液体。

液体可以例如是非水液体,如油。油可以是例如食用油、工业用油或生物柴油。食用油可以是例如芥花油、大豆油、向日葵油、玉米油、橄榄油、鱼油或其中一种或多种的组合。

实施例

实施例1

起始原料是钙膨润土(钙蒙脱石或ca-m)。以指示的固/液比1:0.85或更低(例如1:1或1:1.2),将高浓度的无机酸(如h2so4或hcl)溶液(约7n至约12n)撒上颗粒状的钙膨润土(其天然水分含量:约27%至约35%)。然后将塑料糊挤出并在环境温度下放置足够的时间,以使酸与粘土颗粒反应。或者,可以加热到100℃。然后,将水玻璃液体(以下称为(xm2oysio2)*(nh2o)(m为na、k或li))添加到酸熟化的膨润土中,然后将混合物再次挤出或充分混合,并在盘式辊磨机或类似设备中混炼,因此(xm2oysio2)*(nh2o)到达尽可能多的粘土颗粒。可以大量添加液体(xm2oysio2)*(nh2o),以使糊变成非常粘稠的浆料。在最后阶段,将中和后的产物(糊或浓浆)存储足够的时间以使其熟化。调节碱性化合物的添加量,以使最终材料的ph高于或等于2.5。将该产物命名为(a)。然后将(a)与命名为(b)的已经涂有硅胶的硅藻土(de)共混。将(a)和(b)的共混物干燥至水分含量为约5%至约20%,研磨以使80重量%的颗粒小于75微米。这可以被称为“半干”过程。

在上述方法的变型中,用水洗涤产物(a)将ph提高到高于2.5,并且将浆料留在增稠罐中沉降。然后将沉降物过滤以获得ph大于2.5的产物(a),而酸性流出物(富含新鲜的无机酸)则用于通过初始喷雾来预活化新进入的ca-m批料。

在上述方法的另一种变型中,在膨润土糊的酸熟化之后并且在添加(xm2oysio2)*(nh2o)之前,用水进行洗涤。在这种情况下,在添加(xm2oysio2)*(nh2o)之前的ph小于3,在约0.5至约2.5的范围内。再次使用酸性流出物通过初始喷雾来预活化新进入的ca-m批料。

在该方法的另一种变型中,膨润土以研磨形式(例如以其中80%的颗粒小于75μm的粒径)加入,或以颗粒和研磨形式的组合加入。

图1显示了实施例1中使用的方法的示意图。可以通过这种方法来制造本发明的产品。

实施例2

起始原料是钙膨润土,其含有一定量的无定形二氧化硅相(例如,与实施例1中使用的起始原料相比,含有更多量的无定形二氧化硅相和较少的结晶相)。将天然水分含量为约27%至约35%的颗粒状钙膨润土与氢氧化钠(naoh)溶液混合数小时,以将无定形二氧化硅相转变为(xm2oysio2)*(nh2o)(m为na、k或li)和胶体al(oh)3。与实施例1中所述的方法相比,不从外部添加市售的(xm2oysio2)*(nh2o),或者必要时以较低的量添加。因此,产物(a)除了硅胶之外还可能包含一些二氧化硅-氧化铝凝胶。该合成路线的下一步骤类似于实施例1中所述的合成路线,并且涉及添加酸和可选的另外的硅酸盐以形成产物(a)。实施例1中所述的可选的洗涤步骤也可以用于实施例2。

图2显示了实施例2中使用的方法的示意图。可以通过这种方法来制造本发明的产品。

实施例3

起始原料是硅藻土(de)或硅藻泥岩(天然存在的插层蒙脱土与硅藻的复合物)。以指示的固/液比1:1.3将液体(xm2oysio2)*(nh2o)(m为na、k或li)撒到或混合de或硅藻泥岩,并将糊在盘式辊磨机或类似设备中挤出或混炼以使液体(xm2oysio2)*(nh2o)到达尽可能多的粘土颗粒和硅藻。可以大量添加液体(xm2oysio2)*(nh2o),以使糊变成非常粘稠的浆料。在最后阶段,可选地将产物(糊或浓浆)存储足够的时间以使其熟化。在下一阶段,可以将天然水分含量为约27%至约35%的ca-m颗粒与高浓度的无机酸(如h2so4或hcl)溶液(约7至约12n)同时添加到de或硅藻泥岩和(xm2oysio2)*(nh2o)复合物中。ca-m与无机酸的固/液比可以为1:1以下。将包含1)de或硅藻泥岩、2)(xm2oysio2)*(nh2o)、3)可选的钙膨润土和4)无机酸的新复合物(糊或浓浆)挤出或混炼,然后在环境温度下熟化足够的时间。或者,也可以将复合物在约40℃到约70℃下稍微加热。该最后阶段可以被称为“与内在形成的硅胶组合的半干活化”。熟化后,将糊干燥至约5%至约20%的最终水分并研磨,以使80重量%的颗粒小于75微米。

在此方法的变型中,可以将其他硅胶与液体(xm2oysio2)*(nh2o)一起添加,或者在盘式辊磨机中挤出或混合后立即添加。

在该方法的另一种变型中,膨润土以研磨形式(例如以80%的颗粒小于75μm的粒径)加入,或以颗粒和研磨形式的组合加入。

在该方法的另一种变型中,膨润土在用酸熟化后以研磨或颗粒形式加入。例如,将酸与膨润土混合,挤出或混炼并加热至高达100℃的温度持续足够的时间。

在该方法的另一个变型中,用水洗涤从最终的半干/硅胶阶段出来的最终复合物,以将ph提高到高于2.5,并且可选地将浆料留在增稠罐中沉降。过滤沉降物以获得最终产品,同时酸性流出物中富含新鲜的无机酸,并用于酸化(预活化)新的ca-m批料。

在上述方法的另一个变型中,将最终的复合材料干燥至约0%水分或将其平稳地煅烧。

在该方法的另一个变型中,起始原料不仅包含de或硅藻泥岩,而且包含一定量的ca-m。

图3显示了实施例3中使用的方法的示意图。可以通过这种方法来制造本发明的产品。

实施例4至9

评价方法

通过在100g油中添加4%的材料并在搅拌下于80℃加热30分钟,然后过滤,在物理精制芥花油中进行油漂白测试,评价全部所得材料。用重量分析法评价吸附剂保留的油,并以油损失(重量%)表示。

用tintometerlovibond型号pfxi880/fffa将漂白测试后的油色评估为红色和黄色值。还通过按照brunaeur-emmett-teller(bet)的比表面积(ssa)和使用氮气孔隙率法的孔径分布对材料进行了表征。在初始原料和所得的吸附剂中,进行通过x射线荧光(xrf)的化学分析,以确定吸附剂的成分,并通过扫描电子显微镜(sem)和能量色散谱(eds)观察吸附剂成分形态和分析。

实施例4

在混合的同时,用84ml浓度10n的硫酸喷雾100g水分含量为约10%的研磨过的钙膨润土。将酸喷雾的膨润土干燥至水分水平为0%。用28g液体钠水玻璃(46%固体,模量大于3.6)喷雾22g的d90为约30μm的硅藻土,并充分混合。添加酸喷雾的膨润土和200ml水,并将全部混合在一起,形成松散的糊状物。

通过按剂量添加3l去离子水并离心来逐渐洗涤糊状物,直至ph大于2.9。将洗涤过的固体干燥至水分含量为10至12%,并研磨至170目,然后进行评价。

吸附剂的合成经计算为73%的酸活化膨润土、6%的硅胶和21%的硅藻土。按红色和黄色值表示的吸收剂的漂白性与市售的相当,特别是对于红色。吸附剂的油损降低了7%,这可以通过与市售材料相比减少的孔容(0.39cm3/g)来解释。ssa为约220m2/g,在商业产品范围内。

sem图像(图4)表明存在作为尺寸为数纳米至20微米的浑浊颗粒的硅胶,具有特征壳形态的硅藻土颗粒和具有规则形状的酸处理膨润土颗粒。

实施例5

使用与实施例4中相同的程序和数量,但是使用不同类型的硅藻土(经煅烧的,d90为约100μm)。ssa在220m2/g的可接受范围内,并且漂白性与市售材料大致相同。如由孔容减少所预期的,油损失降低了16%。测定该样品的过滤性,发现为0.05达西,与市售hpbe相等。

实施例6

使用与实施例4中相同的程序和数量,但是使用研磨的钙膨润土(d90为约100μm)代替硅藻土。漂白性与市售产品相似,同时减少了约15%的油损失。

实施例7

使用与实施例4中相同的程序,但是使用56g的固形物为23%、模量>3.6的水玻璃溶液。

实施例8

使用与实施例4中相同的程序,但是加入14g液体钠水玻璃。在这种情况下,漂白性与市售产品相当。因为水玻璃溶液的浓度较低,由于硅胶沉淀条件的不同,油损失并未大大降低。

比较例9

在该实例中,仅使用膨润土和常规生产方法来生产商用型吸附剂。将240g的研磨过的钙膨润土添加到具有960g的4n浓度硫酸的常压反应器中。将浆料在90℃加热下搅拌(325rpm)4小时。实验结束后,通过按剂量添加8l去离子水并离心来逐渐过滤和洗涤浆料,直至ph大于2.9。在评价之前,将洗涤过的固体干燥至10-12%水分含量并研磨(170目)。所得产品是与市售材料几乎相同的产品,不同的是有较高的ssa,这可能是由于使用了不同的原料所致。

结果

下表1中给出了如实施例4-8和比较例9中所述制造的材料有关的结果。将实施例材料与市售高性能漂白土(tonsil,clariant)进行比较。

表1

实施例4-6的孔径分布

实施例4至6中生产的吸附剂的孔径分布以及市售hpbe的分布在图5中示出。与市售产品相比,当前应用的吸附剂的总孔容(如分布曲线下方的面积所示)更低。这与油损失值一致,因为吸附剂的孔容越低,在漂白过程中被吸附剂保留在其容积中的油量就越少,因此油损失%也就越低。

液体废物

计算实施例方法和比较例的液体废物量。在实施例4至8中,产生了约3.2l的液体废物,而在比较例9(即代表常规方法)中产生了约8.8l的液体废物。这意味着实施例4至8中有少47%液体酸性废物的好处。

以下编号的条款限定了本发明的具体实施方式:

1.一种组合物,其包含:

蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物;

第二矿物;和

合成无定形二氧化硅;

其中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物中至少一种的表面上。

2.如条款1所述的组合物,其中,所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物二者的表面上。

3.如条款1或2所述的组合物,其中,所述合成无定形二氧化硅是硅胶。

4.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物是蒙脱石矿物,例如膨润土。

5.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物是酸处理的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。

6.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述第二矿物选自由硅藻土、珍珠岩、硅藻泥岩、高岭土、滑石或其中一种或多种的任何组合组成的组。

7.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述第二矿物是硅藻土。

8.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述蒙脱石矿物和所述第二矿物是硅藻泥岩。

9.如任一前述条款所述的组合物,其中:

所述组合物中至少约60重量%的颗粒等于或小于75μm;和/或

所述组合物的d50为约10μm至约60μm;和/或

所述组合物的d90为约40μm至约150μm;和/或

所述组合物的d10为约1μm至约10μm。

10.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的水分含量为约0重量%至约25重量%。

11.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物包含:

约60重量%至约98重量%的所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物;和/或

约1重量%至约35重量%的所述第二矿物;和/或

约1重量%至约15重量%的所述合成无定形二氧化硅。

12.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物中所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与所述第二矿物之比为约20:1至约1:1,例如约10:1至约2:1。

13.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的比表面积(ssa)等于或大于约100m2/g,例如等于或大于约200m2/g。

14.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的比表面积(ssa)等于或小于约400m2/g,例如等于或小于约300m2/g。

15.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的孔容等于或小于约0.9cm3/g,例如等于或小于约0.5cm3/g。

16.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的孔容等于或大于约0.05cm3/g,例如等于或大于约0.1cm3/g。

17.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的平均孔径为约30nm至约200nm。

18.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物的过滤性等于或大于约0.01达西,例如等于或大于约0.04达西。

19.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物:

d90为约30μm至约150μm;和/或

d50为约5μm至约60μm;和/或

d10为约0.1μm至约10μm。

20.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物:

比表面积(ssa)为约50m2/g至约300m2/g;和/或

孔容为约0.2cm3/g至约0.9cm3/g;和/或

平均孔径为约3nm至约400nm。

21.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述第二矿物:

d90为约10μm至约150μm;和/或

d50为约6μm至约100μm;和/或

d10为约2μm至约35μm。

22.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述第二矿物:

比表面积(ssa)为约2m2/g至约300m2/g;和/或

孔容为约0.001cm3/g至约0.9cm3/g;和/或

平均孔径为2nm至约25μm。

23.如任一前述条款所述的组合物,其中,所述组合物还包含合成无定形二氧化硅的游离颗粒。

24.如条款23所述的组合物,其中,所述合成无定形二氧化硅的游离颗粒和所述合成无定形二氧化硅的游离颗粒的聚集体的尺寸小于约50μm。

25.一种制备组合物的方法,该方法包括在蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物中的至少一种上形成合成无定形二氧化硅,使得所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物的表面上,其中,

a)将所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和所述第二矿物二者的表面上;

b)将所述合成无定形二氧化硅分散在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物的表面上,并且将表面上具有合成无定形二氧化硅的所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与第二矿物组合;或者

c)将所述合成无定形二氧化硅分散在所述第二矿物的表面上,并将表面上具有合成无定形二氧化硅的第二矿物与所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物组合。

26.如条款25a)所述的方法,其中,所述蒙脱石矿物和所述第二矿物是硅藻泥岩。

27.如条款26所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物还包含其他蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物。

28.如条款25a)、26或27所述的方法,其中,所述方法还包括将所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和第二矿物与其他蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或其他硅藻土矿物组合,例如,其中所述其他蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或其他硅藻土在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

29.如条款25b)所述的方法,其中,所述第二矿物在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

30.如条款25c)所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物在其表面上分散有合成无定形二氧化硅。

31.如条款25a)或25b)所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物包含至少约2重量%的无定形二氧化硅相。

32.如条款31所述的方法,其中,将所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与氢氧化物溶液组合,然后将所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与酸组合。

33.如条款31或32所述的方法,其中,所述方法不包括将所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与硅酸盐组合。

34.如条款25至31中任一项所述的方法,其中,通过将所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物与硅酸盐和酸组合,在所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物上形成所述合成无定形二氧化硅。

35.如条款34所述的方法,其中,所述硅酸盐是碱金属硅酸盐溶液。

36.如条款32至35中任一项所述的方法,其中,所述酸是无机酸,如硫酸或盐酸。

37.如条款32至36中任一项所述的方法,其中,所述酸的浓度为约5n至约30n,例如约7n至约15n。

38.如条款34至37中任一项所述的方法,其中,所述硅酸盐的组合量为使得所得组合物的ph等于或大于约2.5。

39.如条款34至38中任一项所述的方法,其中,所述酸在所述硅酸盐之前与所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物和/或所述第二矿物组合。

40.如任一前述条款所述的方法,其中,所述合成无定形二氧化硅是硅胶。

41.如任一前述条款所述的方法,其还包括将所述组合物干燥至水分含量为约0重量%至约25重量%,或将所述组合物煅烧。

42.如任一前述条款所述的方法,其还包括研磨所述组合物,例如使得:

所述组合物中至少约60重量%的颗粒等于或小于75μm;和/或

所述组合物的d50为约10μm至约60μm;和/或

所述组合物的d90为约40μm至约150μm;和/或

所述组合物的d10为约1μm至约10μm。

43.如任一前述条款所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物是膨润土。

44.如任一前述条款所述的方法,其中,所述第二矿物选自由硅藻土、珍珠岩、硅藻泥岩、高岭土、滑石或其中一种或多种的任何组合组成的组。

45.如任一前述条款所述的方法,其中,所述第二矿物是硅藻土。

46.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物包含:

约60重量%至约99重量%的蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物;和/或

约1重量%至约35重量%的硅藻土;和/或

约1重量%至约15重量%的硅胶。

47.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物中所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物与所述第二矿物之比为约20:1至约1:1,例如约10:1至约2:1。

48.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的比表面积(ssa)等于或大于约100m2/g,例如等于或大于约200m2/g。

49.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的比表面积(ssa)等于或小于约400m2/g,例如等于或小于约300m2/g。

50.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的孔容等于或小于约0.9cm3/g,例如等于或小于约0.5cm3/g。

51.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的孔容等于或大于约0.05cm3/g,例如等于或大于约0.1cm3/g。

52.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的平均孔径为约30nm至约200nm。

53.如任一前述条款所述的方法,其中,所述组合物的过滤性等于或大于约0.01达西,例如等于或大于约0.04达西。

54.如任一前述条款所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物:

d90为约30μm至约150μm;和/或

d50为约5μm至约50μm;和/或

d10为约0.1μm至约10μm。

55.如任一前述条款所述的方法,其中,所述蒙脱石、坡缕石或海泡石矿物:

比表面积(ssa)为约50m2/g至约300m2/g;和/或

孔容为约0.2cm3/g至约0.9cm3/g;和/或

平均孔径为约3nm至约400nm。

56.如任一前述条款所述的方法,其中,所述第二矿物:

d90为约10μm至约150μm;和/或

d50为约6μm至约100μm;和/或

d10为约2μm至约35μm。

57.如任一前述条款所述的方法,其中,所述第二矿物:

比表面积(ssa)为约2m2/g至约300m2/g;和/或

孔容为约0.001cm3/g至约0.9cm3/g;和/或

平均孔径为2nm至约25μm。

58.如任一前述条款所述的方法,其中,所述方法还包括形成硅胶的游离颗粒。

59.如条款58所述的方法,其中,所述硅胶的游离颗粒或所述硅胶的游离颗粒的聚集体的粒径小于约50μm。

60.条款1至24中任一项所述的组合物用于纯化液体的用途,其中,所述用途包括将条款1至24中任一项所述的组合物与所述液体组合。

61.一种漂白和/或过滤液体的方法,该方法包括将所述液体与条款1至24中任一项所述的组合物合并。

62.如条款59所述的用途或如条款60所述的方法,其中,所述液体是非水液体。

63.如条款62所述的用途或方法,其中,所述非水液体是油,例如食用油、工业用油或生物柴油。

64.如条款63所述的用途或方法,其中,所述油选自芥花油、大豆油、向日葵油、玉米油、橄榄油、鱼油或其中一种或多种的组合。

65.通过条款25至58中任一项所述的方法获得和/或能够获得的组合物。

前述内容宽泛地描述了本发明的某些实施方式,并非限制。对于本领域技术人员显而易见的变化和修改应在由所附权利要求书限定的本发明的范围内。

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