Attapulgite pAttapulgite có hình thái tinh thể thanh một chiều độc đáo. Tinh thể của nó bao gồm các tấm tứ diện silic-oxy và các tấm bát diện magie (nhôm)-oxy. Bên trong các tinh thể thanh, có các kênh lỗ rỗng đều đặn. Cấu trúc vi mô đặc biệt này mang lại cho attapulgite nhiều đặc tính tuyệt vời. Các tinh thể thanh đan xen và tạo thành một tập hợp dạng sợi. Ở cấp độ vĩ mô, nó thể hiện tính linh hoạt và dẻo tốt.
Tính chất vật lý và hóa học
Sự hấp phụ:
Attapulgite có diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng hấp phụ mạnh, có thể hấp phụ hiệu quả các phân tử hữu cơ, ion kim loại nặng và phân tử khí. Trong cùng điều kiện, nó có thể hấp phụ nhiều chất ô nhiễm 30%–50% hơn so với các chất hấp phụ thông thường.
Tính chất keo:
Trong nước, nó tạo thành các phân tán keo ổn định. Nó có tính lưu biến và huyền phù tốt. Tính chất này rất quan trọng trong sơn phủ và dung dịch khoan. Nó cải thiện đáng kể hiệu suất lưu biến.
Trao đổi ion:
Các cation trong cấu trúc tinh thể có thể trao đổi với các cation dung dịch. Đặc tính này hữu ích trong việc cải tạo đất và xử lý nước thải. Nó giúp điều chỉnh độ pH của đất và loại bỏ các ion có hại.
Hóa chất sự ổn định:
Attapulgite có độ ổn định hóa học tốt. Nó không dễ phản ứng trong môi trường axit-bazơ thông thường. Nó có thể chịu được một số nhiệt độ cao. Điều này làm cho nó phù hợp với các môi trường công nghiệp phức tạp.
Biến tính Attapulgite
Cấu trúc và tính chất độc đáo mang lại giá trị ứng dụng cao cho attapulgite. Tuy nhiên, cấu trúc tinh thể hạn chế hiệu suất hấp phụ của nó. Do đó, sau khi tinh chế, cần phải biến tính bề mặt. Quá trình này làm tăng diện tích bề mặt, điện tích bề mặt và kích thước lỗ xốp. Kết quả là, tính chất hấp phụ và tính chất mang được cải thiện.
Các lĩnh vực ứng dụng
Bảo vệ môi trường
- Lọc nước:
Khả năng hấp phụ mạnh mẽ giúp loại bỏ kim loại nặng, chất ô nhiễm hữu cơ và mùi hôi. Nó có thể loại bỏ hơn 95% ion chì khỏi nước thải. - Làm sạch không khí:
Nó có thể tạo ra vật liệu lọc không khí. Chúng hấp thụ các khí độc hại (formaldehyde, benzen, SO₂) và các hạt bụi. Khi kết hợp với than hoạt tính, hiệu quả loại bỏ formaldehyde được cải thiện khoảng 20%. - Cải tạo đất:
Nó điều chỉnh độ pH, cải tạo đất và hấp thụ chất gây ô nhiễm. Việc bổ sung attapulgite làm giảm lượng kim loại nặng hấp thụ của cây trồng xuống còn 30%–40%. Điều này đảm bảo an toàn thực phẩm.
Công nghiệp hóa chất
- Chất mang xúc tác:
Diện tích bề mặt cao và độ ổn định khiến nó trở thành chất mang xúc tác lý tưởng. Nó hỗ trợ nhiều thành phần hoạt tính. Trong phản ứng metanol-olefin, độ chọn lọc olefin được cải thiện hơn 10%. - Chất hấp phụ:
Nó tinh chế và làm sạch các sản phẩm hóa học. Ví dụ, chất khử màu đất sét attapulgite chiếm ưu thế trong quá trình tinh chế dầu ăn. Chúng cho hiệu quả tốt hơn so với các chất truyền thống. - Phụ gia cao su và nhựa:
Nó cải thiện độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt và chống lão hóa. Nó cũng làm giảm chi phí sản xuất. Việc bổ sung attapulgite 5%–10% làm tăng độ bền kéo của cao su lên 15%–20%.
Nông nghiệp
- Phụ gia thức ăn chăn nuôi: Giàu các nguyên tố vi lượng (như iốt, kẽm và selen), sản phẩm bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng của vật nuôi. Đặc tính hấp phụ của nó cũng giúp điều hòa cân bằng hệ vi sinh vật đường tiêu hóa của vật nuôi, cải thiện khả năng miễn dịch và hiệu quả sử dụng thức ăn, đồng thời giảm sử dụng kháng sinh. Bổ sung attapulgite với lượng thích hợp vào thức ăn chăn nuôi có thể làm giảm tỷ lệ mắc bệnh ở vật nuôi từ 20% đến 30% và tăng trọng từ 10% đến 15%.
- Chất tăng cường phân bón: Nó hấp thụ chất dinh dưỡng từ phân bón, giảm thất thoát dinh dưỡng, cho phép giải phóng chất dinh dưỡng chậm và cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Khi được sử dụng kết hợp với phân bón hóa học thông thường, nó có thể tăng hiệu quả sử dụng phân bón lên 15%-20%, giảm lượng bón phân và giảm ô nhiễm nguồn không tập trung trong nông nghiệp.
- Chất cải tạo đất: Nó cải thiện cấu trúc cốt liệu đất, tăng khả năng giữ nước và phân bón trong đất, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của rễ cây trồng. Sử dụng chất cải tạo đất attapulgite trên đất cát có thể tăng khả năng giữ nước của đất lên 30%-40%, từ đó tăng đáng kể năng suất cây trồng.
Các ứng dụng khác
- Vật liệu xây dựng: Attapulgite có thể được sử dụng trong sản xuất vật liệu cách nhiệt, vật liệu chống cháy, lớp phủ kiến trúc và các sản phẩm khác, giúp cải thiện hiệu suất của chúng. Ví dụ, việc thêm attapulgite vào vật liệu cách nhiệt có thể làm giảm độ dẫn nhiệt của chúng xuống 10%-15%, từ đó tăng cường khả năng cách nhiệt. Việc thêm attapulgite vào lớp phủ kiến trúc có thể cải thiện khả năng chống mài mòn và chống nấm mốc.
- Hóa chất hàng ngày: Nó có thể được sử dụng trong mỹ phẩm (như son môi, kem nền và kem dưỡng da) và chất tẩy rửa để cải thiện kết cấu, độ ổn định và chức năng của sản phẩm. Thêm attapulgite vào son môi có thể làm cho son môi mềm mại hơn và bền màu hơn. Thêm attapulgite vào chất tẩy rửa có thể tăng cường khả năng tẩy rửa và chống bám dính của nó.
- Làm giấy: Là chất độn và lớp phủ Đối với giấy, nó có thể cải thiện độ bền, độ trắng và khả năng in của giấy, đồng thời giảm chi phí sản xuất. Việc bổ sung một lượng attapulgite thích hợp vào giấy có thể làm tăng độ bền kéo của giấy thêm 10%-15% và độ trắng thêm 5-8 điểm phần trăm.
Phần kết luận
Các nhà nghiên cứu đang khám phá cấu trúc thanh-tinh thể và lỗ rỗng-kênh của attapulgite. Họ đang chế tạo các vật liệu nano tiên tiến với các chức năng chính xác và có mục tiêu rõ ràng. Những vật liệu mới này sẽ được sử dụng trong hấp phụ, xúc tác và vật liệu composite. Nghiên cứu trong tương lai sẽ thúc đẩy các ứng dụng giá trị cao của attapulgite. Ngành công nghiệp sẽ hướng tới các vật liệu cao cấp hơn. Điều này sẽ nâng cao giá trị sản phẩm, nâng cấp chuỗi công nghiệp và hỗ trợ phát triển bền vững.