本發(fā)明涉及層狀固體物料剝離的，制備納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膨脹蛭石快速剝離方法。

背景技術(shù)：

蛭石是我國有較好資源遠(yuǎn)景和潛在優(yōu)勢的非金屬礦產(chǎn)之一，是一種重要的非金屬礦物，也是一種層狀結(jié)構(gòu)的含鎂的水鋁硅酸鹽次生變質(zhì)礦物，屬層狀硅酸鹽，價廉易得。蛭石能耐高溫，是熱的不良導(dǎo)體，具有良好的電絕緣性；膨脹蛭石易于吸水性和吸濕性；高溫下膨脹，易于剝離。蛭石具有較好的層間陽離子交換能力、膨脹能力、吸附能力、隔音性、隔熱性、耐火性、耐凍性等特點，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水，無毒、無味，無副作用，工業(yè)上主要是利用其良好的吸附性能和離子交換性能處理含重金屬和有機(jī)陽離子的廢水、制備抗菌材料和保溫材料、蛭石助濾劑、凈化劑和有機(jī)蛭石等。

公開號為cn1302778a的中國專利文獻(xiàn)公開了一種蛭石膨脹工藝。該專利是將蛭石加入化學(xué)試劑(如植物油、kno3等)進(jìn)行預(yù)處理,然后進(jìn)行加熱至300℃～400℃,可使蛭石達(dá)最大膨脹倍數(shù)。膨脹溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通常的最佳膨脹溫度850℃～950℃,節(jié)約了能源、降低了成本、增加了效益。

公開號為cn102167530a的中國專利文獻(xiàn)公開了一種蛭石膨脹與有機(jī)改性一體化的制備工藝，包括步驟如下：1)取蛭石顆粒料經(jīng)150～1000℃的膨脹裝置中作用15～300s出料；2)對步驟1)的膨脹蛭石實施冷卻降溫處理；3)經(jīng)步驟2)冷卻降溫后的膨脹蛭石物料再送入連續(xù)混合機(jī)中，同時，向其中的膨脹蛭石物料噴灑有機(jī)改性劑，并連續(xù)攪拌混合均勻；4)將混合均勻的膨脹蛭石物料經(jīng)旋風(fēng)分級機(jī)分級后，使其有機(jī)改性劑在膨脹蛭石物料的表面進(jìn)一步分散并包覆均勻，得到2～4個粒級的有機(jī)改性膨脹蛭石產(chǎn)品。其將蛭石膨脹及疏水改性兩工藝段結(jié)合為一體，充分利用蛭石膨脹后的余熱，對膨脹蛭石表面進(jìn)行改性，在后續(xù)運輸、存儲過程中不吸潮，具節(jié)能降耗效果，有益于推廣實施。

蛭石是一種層狀材料，工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵是在利用前先進(jìn)行膨脹，獲得層狀材料。工業(yè)上，一般蛭石在高溫下能夠膨脹，進(jìn)行膨脹。此種膨脹蛭石在廢水處理上具有明顯優(yōu)勢，在水處理上獲得廣發(fā)應(yīng)用。但是，獲得膨脹蛭石顆粒大，比表面積小，反應(yīng)速度低，再生率低，工業(yè)應(yīng)用嚴(yán)重受限。因此，制備膨脹蛭石后，如何再次剝離獲得納米蛭石片才是擴(kuò)大蛭石應(yīng)用的關(guān)鍵問題。因此，開展膨脹蛭石納米蛭石片的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種膨脹蛭石快速剝離方法，能夠?qū)崿F(xiàn)蛭石快速剝離，不產(chǎn)生大量未剝離的膨脹蛭石，實現(xiàn)了剝離和分離耦合，具備工藝簡單，易于推廣，具有明顯的經(jīng)濟(jì)價值。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種膨脹蛭石快速剝離方法，該方法包括：a、獲取膨脹蛭石快速剝離器；其中，所述膨脹蛭石快速剝離器包括筒體、攪拌電機(jī)、攪拌槳、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、底座和可固定在所述攪拌槳上的刮刀，所述筒體頂部開口底部密封，所述攪拌電機(jī)與攪拌槳傳動連接且所述攪拌槳從上至下伸入所述筒體中，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)容納與所述底座中并與底座固定連接，所述筒體位于所述底座上方且所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動所述筒體以使所述筒體沿其軸線轉(zhuǎn)動，所述攪拌槳由上至下設(shè)置有多級刀片，每級刀片附近的筒體側(cè)壁上開設(shè)有出水口，所述出水口連通有水泵；b、將膨脹蛭石和液體送入所述筒體中，并開啟攪拌電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)使攪拌槳以及筒體沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，使膨脹蛭石進(jìn)行剝離；c、剝離完成一定時間后，停止各電機(jī)，將攪拌電機(jī)、攪拌槳和刀片后通過自動升降機(jī)升高，移除；開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，進(jìn)行離心分離，通過控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)不同粒徑的分離，大顆粒被甩到壁上，小顆粒在液體中；d、從上至下依次開啟水泵使筒體中剝離的蛭石隨液體送離，獲得不同粒徑的蛭石片，再通過超高速離心或過濾獲得微米或納米蛭石片；e、將攪拌槳上的刀片換成刮刀，采用自動升降機(jī)送入筒體，自下往上加入液體，采用刮刀刮下所述筒體側(cè)壁附著上的膨脹蛭石并在筒體中加入液體清洗刮刀，把刮刀更換為攪拌槳，補(bǔ)充新物料膨脹蛭石，并重復(fù)步驟b和c直至所述膨脹蛭石進(jìn)行剝離。

可選的，所述刀片和出水口均為三個。

可選的，所述刮刀的一端形成為沿豎直方向延伸的弧形，另一端形成有用于固定在轉(zhuǎn)軸上的固定環(huán)。

可選的，所述水泵通過管道與所述出水口連通，所述管道上設(shè)置有截止閥。

可選的，步驟b中所述膨脹蛭石和液體的比例為0.01-100克/升。

可選的，所述攪拌電機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000-18000轉(zhuǎn)/分鐘，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000-10000轉(zhuǎn)/分鐘。

可選的，步驟b中剝離的時間為10-180分鐘。

可選的，在水中加入助剝離劑提高剝離效率，所述助剝離劑是氯化鈉、氯化鋰、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁或氯化鐵。

可選的，在水中可以加入改性劑，實現(xiàn)剝離和改性的耦合，所述改性劑是十六烷基溴化銨、陽離子聚丙烯酰胺、十四烷基三甲基溴化銨或十二烷基三甲基溴化銨。

可選的，所述刀片包括上中下三級子刀片。

本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯創(chuàng)新性：1)本發(fā)明實現(xiàn)了剝離和分離的耦合；2)改性與剝離的耦合；3)能夠根據(jù)需要提供不同大小的蛭石片，最小的能到納米尺寸；4)逆向剝離，剝離效率提高；5)克服了蛭石片狀材料的難以用普通球磨粉碎的難題，實現(xiàn)了層狀材料的剝離。本發(fā)明方法一方面能夠提供具有極好吸附效果的蛭石納米片，另一方面本發(fā)明采用的蛭石剝離器具有結(jié)構(gòu)簡化、剝離快速，能量損耗低，易于分離，設(shè)備簡單、生產(chǎn)效率提高、無原料浪費、污染物少，具有明顯的經(jīng)濟(jì)價值，實現(xiàn)膨脹蛭石的快速剝離，制備納米蛭石片，為下一步蛭石的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明剝離器一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是蛭石原礦的照片。

圖3是膨脹蛭石的照片。

圖4是膨脹蛭石剝離后的膠體溶液。

圖5是膨脹蛭石的掃描電鏡圖。

圖6是剝離后的蛭石的高分辨電鏡圖。

圖7是采用本發(fā)明的剝離器不同轉(zhuǎn)速下獲得的剝離蛭石對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(由下至上分別是2000轉(zhuǎn)/分鐘，3000轉(zhuǎn)/分鐘，4000轉(zhuǎn)/分鐘，5000轉(zhuǎn)/分鐘，6000轉(zhuǎn)/分鐘)。

圖8是蛭石原礦對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖9是40目剝離蛭石顆粒對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖10是80目剝離蛭石顆粒對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖11是120目剝離蛭石顆粒對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖12是160目剝離蛭石顆粒對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖13是200目剝離蛭石顆粒對亞甲基藍(lán)的吸附效果圖(橫坐標(biāo)為吸光度：％，縱坐標(biāo)為時間：min)。

圖14為200目的蛭石片亞甲基藍(lán)吸附效果對比圖(左側(cè)為吸附前，右側(cè)為吸附后)。

圖15為本發(fā)明刀片一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種膨脹蛭石快速剝離方法，該方法包括：a、獲取膨脹蛭石快速剝離器；其中，所述膨脹蛭石快速剝離器包括筒體1、攪拌電機(jī)2、攪拌槳3、旋轉(zhuǎn)電機(jī)4、底座5和可固定在所述攪拌槳3上的刮刀9，所述筒體1頂部開口底部密封，所述攪拌電機(jī)2與攪拌槳3傳動連接且所述攪拌槳3從上至下伸入所述筒體1中，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)4容納與所述底座5中并與底座5固定連接，所述筒體1位于所述底座5上方且所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)4傳動所述筒體1以使所述筒體1沿其軸線轉(zhuǎn)動，所述攪拌槳3由上至下設(shè)置有多級刀片6，每級刀片6附近的筒體1側(cè)壁上開設(shè)有出水口7，所述出水口7連通有水泵8；b、將膨脹蛭石和液體送入所述筒體1中，并開啟攪拌電機(jī)2和旋轉(zhuǎn)電機(jī)4使攪拌槳3以及筒體1沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，使膨脹蛭石進(jìn)行剝離；c、剝離完成一定時間后，停止各電機(jī)，將攪拌電機(jī)2、攪拌槳3和刀片6后通過自動升降機(jī)升高，移除；開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)4，進(jìn)行離心分離，通過控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)不同粒徑的分離，大顆粒被甩到壁上，小顆粒在液體中；d、從上至下依次開啟水泵8使筒體1中剝離的蛭石隨液體送離，獲得不同粒徑的蛭石片，再通過超高速離心或過濾獲得微米或納米蛭石片；e、將攪拌槳3上的刀片6換成刮刀9，采用自動升降機(jī)送入筒體1，自下往上加入液體，采用刮刀9刮下所述筒體1側(cè)壁附著上的膨脹蛭石并在筒體1中加入液體清洗刮刀9，把刮刀9更換為攪拌槳3，補(bǔ)充新物料膨脹蛭石，并重復(fù)步驟b和c直至所述膨脹蛭石進(jìn)行剝離。

本發(fā)明的方法可以直接分離出適宜粒徑的蛭石顆粒，從而適宜進(jìn)行吸附處理，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)批量化生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，由于刀片和筒體相對轉(zhuǎn)動從而攪動筒體中的液體和膨脹蛭石進(jìn)行剝離，由于刀片的轉(zhuǎn)動速度更快，顆粒較大的蛭石會被甩至筒體內(nèi)側(cè)壁上，而顆粒較小的蛭石會在筒體內(nèi)部和刀片之間來回游離，不斷被剝離，直至打開出水口放出液體，例如所述刀片6和出水口7均為三個。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)蛭石甩至筒體內(nèi)側(cè)壁上時，會進(jìn)行粘附，因此每當(dāng)放出一部分帶蛭石顆粒的液體，需要用刮刀9進(jìn)行刮下筒體內(nèi)側(cè)壁上的蛭石，刮刀可以有多種，本發(fā)明均可以使用，一種較好的實施方式：所述刮刀9的一端形成為沿豎直方向延伸的弧形，另一端形成有用于固定在轉(zhuǎn)軸上的固定環(huán)。刮刀9通過其一端的固定環(huán)套在一根轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與電機(jī)傳動連接，然后另一端通過轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行刮除內(nèi)壁粘附的顆粒。為了使刮刀更多地接觸內(nèi)壁，固定環(huán)的徑向和弧形的延伸方向相垂直。

根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，為了方便液體的排放，所述水泵8可以通過管道10與所述出水口7連通，所述管道10上可以設(shè)置有截止閥11。

根據(jù)本發(fā)明，液體可以為水、乙醇等，作為載體進(jìn)行分散蛭石顆粒并帶走已經(jīng)剝離的蛭石，例如，步驟b中所述膨脹蛭石和液體的比例為0.01-100克/升。

根據(jù)本發(fā)明，攪拌電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相對轉(zhuǎn)動，控制二者的轉(zhuǎn)速有助于控制剝離蛭石的粒徑，例如所述攪拌電機(jī)2的轉(zhuǎn)速為2000-18000轉(zhuǎn)/分鐘，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速為1000-10000轉(zhuǎn)/分鐘。

根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行一段時間剝離后，液體就會趨向于澄清，而筒體內(nèi)側(cè)壁就會附著蛭石顆粒，此時就可以釋放液體，例如，步驟b中剝離的時間為10-180分鐘。

根據(jù)本發(fā)明，可以在水中加入助剝離劑提高剝離效率，所述助剝離劑是氯化鈉、氯化鋰、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁或氯化鐵。

根據(jù)本發(fā)明，可以在水中可以加入改性劑，實現(xiàn)剝離和改性的耦合，所述改性劑是十六烷基溴化銨、陽離子聚丙烯酰胺、十四烷基三甲基溴化銨或十二烷基三甲基溴化銨。

根據(jù)本發(fā)明，如圖15所示，為了提高剝離的效率，所述刀片包括上中下三級子刀片，從而形成六葉刀片，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要設(shè)置四葉、八葉等葉片。

下面將通過實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。

本發(fā)明實施例采用的蛭石原礦見圖2；膨脹蛭石見圖3，掃描電鏡圖見圖5。采用不同的轉(zhuǎn)速所得的剝離蛭石進(jìn)行測定對亞甲基藍(lán)的吸附效果，可以看出通過分級剝離出的蛭石，顆粒效果越小，吸附效果越好。采用本發(fā)明的剝離方法，獲得不同粒徑的剝離蛭石，進(jìn)行亞甲基藍(lán)的吸光度測試，具體結(jié)果見圖8-14。從圖8-14上可以看出，粒徑越小吸附效果越好。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。