凹凸棒石黏土的应用

凹凸棒石黏土（凹土）又名坡缕石，是一种层链状结构的含水镁铝硅酸盐晶体矿物，其晶体结构由硅氧四面体和镁氧八面体交错排列形成，具有离子交换、物理吸附、承载微量元素、黏膜保护等特性，可提高消化道免疫球蛋白和局部免疫作用，促进肠黏膜的修复与保护，进而促进动物健康。另外，在吸附、脱色、流变性和催化等方面也有着广泛应用。

       早在十八世纪六十年代，俄罗斯的科学家就在俄国靠近欧洲的矿区降雨带中发现该矿物，外貌松散，1862年根据其产地进行命名，1913年俄国科学院院士Fersman将该矿物命名为Palygorskite。1953年，法国学者de Lapparent在美国和法国沉积岩层中也发现了该矿物，但命名为Attapulgite。Palygorskite和Attapulgite  晶体结构一致、化学成分相同，属于同一种矿物。按照命名优先原则，1980年，Baily代表国际黏土研究协会（AIPEA）推荐命名为坡缕石。

凹凸棒石黏土矿石的晶体结构示意图

       凹凸棒石黏土是我国特色非金属矿矿产资源，储量巨大，潜在资源量位居世界第一位。如何合理高效地开发这种特色资源并充分利用其资源价值一直受到安徽、江苏、甘肃、内蒙、河南等各地方政府和国家有关部门高度重视。张莉等在《凹凸棒石黏土在催化裂化催化剂中的应用研究》重点考察了凹凸棒土作为基质材料，将其改性后在催化裂化催化剂中的应用。研究凹凸棒石黏土经过不同方法改性其结构及形貌的变化，借助扫描电镜（SEM）、红外光谱、氮气吸附等表征手段对改性后的凹凸棒石黏土进行表征，并将其应用于催化裂化催化剂的制备。实验结果表明，改性后的凹凸棒石黏土比表面积增大，产生了B酸和L酸，结构疏松；与未添加凹凸棒石黏土的催化剂相比，添加凹凸棒石黏土的催化剂显示了突出的重油转化能力和良好的产品选择性，是一种可应用于催化裂化领域的基质材料。

凹凸棒石黏土在肉猪饲料中的应用： 研究表明，在饲料中添加适量的凹土可提高饲料利用率，改善动物健康状况和生产水平，降低生产成本，提高经济效益。添加5%凹土可使仔猪增重提高13.1%，料肉比下降0.3；添加1%、2%、4%凹土可使生长育肥猪分别增重62.41g、19.79g、19.79g；也有关于凹土对肉鸡、蛋鸡和奶牛生产性能或产奶性能、养分利用率及鸡蛋品质等方面的应用研究报道，但均为实验室规模、分阶段试验。

凹凸棒石黏土在动物生产上的应用及其作用机制

       凹土含有畜禽所必需的常量和微量元素，包括Cu、Fe、Zn和Se等，其中重金属元素含量极低（如Pb、As、Hg等）。在饲料中添加凹土能改善畜禽的生产性能。凹土能提高动物生产性能和产品质量，其原因可能为：（1）由于凹土是一种碱土金属的镁铝硅酸盐，它所含的金属元素化合物易溶于稀酸，在通过动物消化道时释放出的元素被直接吸收，不被电解质絮凝。而且，凹土具有解吸附性，当机体消化道某种阳离子浓度较高时，凹土对该阳离子吸附增加；当进入消化道另一段时，若该阳离子浓度降低，则发生该阳离子的解离（如与氨离子的交换），从而提高了该阳离子的利用率。（2）凹土巨大的表面积和吸附能力延长了饲料在消化道内的停留时间，有利于营养物质的消化吸收。（3）凹土吸附了体内的氨及其它有害物质，并将其随粪便排出体外，为机体提供了良好的胃肠道生理环境。（4）凹土可以促进小肠绒毛的生长，从而提高动物对养分的吸收利用率。

      非蛋白氮（NPN）可以直接饲喂反刍动物，降低饲料成本。但是NPN的主要原料（尿素）的适口性差，释放氨的速度快，利用率低，而且容易引起中毒，因此，需要借助载体以提高其利用率。棉籽、菜籽中含有许多对动物有害的物质，如棉籽中的棉酚是细胞、血管和神经毒物，影响家畜的繁殖性能，且可与棉籽蛋白分子中赖氨酸的—氨基及其它游离氨基结合，发生美拉德反应，从而降低蛋白质和氨基酸的利用率；菜籽中的硫甙分解后产生嗯唑烷硫酮、异硫氰酸酯、硫氰酸酯和氰等有毒有害物质，对动物甲状腺腺泡、肝细胞等产生不良影响。

       凹土能提高动物免疫性能和抗氧化功能。

       物料粘结性与其比表面积有关。凹土颗粒细小，比表面积极大，在适量水分下可表现出很高的粘结性，因此，在颗粒饲料生产中可作为粘结剂。在配合饲料中添加1%~3%的凹土可生产出品质良好的颗粒饲料。另外，凹土中含有鱼类生长必需的多种微量元素，作为添加剂应用在鱼类颗粒配合饲料中，可以减少无机盐的用量，部分取代常用的粘结剂。制成的鱼类颗粒饵料具有良好的漂浮性和粘结性，投放后能较长时间保持颗粒完整性，符合鱼类颗粒饵料的要求。

凹凸棒石黏土在烟气脱硝中的研究进展：凹凸棒石黏土的催化性能表现是，当某一种反应物质寄付于凹凸棒石黏土晶体内部大空穴表面上时，其反应速度会有所加快，并且反应生成的新物质又可以从凹凸棒石黏土内部扩散、释放出来，而凹凸棒石黏土晶体骨架不被破坏。

凹凸棒石黏土在农业方面的应用：杨德荣等在传统有机肥中加入凹凸棒石，使传统有机肥具有更丰富的硅、钙、镁等微量元素，有效改良了土壤的理化性质。

凹凸棒石黏土吸附剂：凹凸棒石黏土吸附剂不仅是一种具有较大比表面积的常用吸附剂，还是一种储量巨大、廉价易得便于操作的优秀吸附剂，这些特性使得它在目前的吸附剂领域具有很好的发展前景。凹凸棒石黏土矿物主要有两种吸附形式，一是离子的电性吸附，二是分子的物理吸附或者化学吸附。由于凹凸棒石的结晶形态、结晶特性、沉积方式和内部孔道丰富等许多因素的影响。

       凹土产品已经有很多种类，有胶勃系列和吸附系列还有其它系列。产品种类多种多样，包括稳定剂、干燥剂、添加剂（饲料、肥料、药品等）、消毒剂、乳化剂、催化剂及载体、脱色剂、净化剂、除臭吸毒剂、药剂（用于人、禽兽、植物等）、化妆品以及纳米前驱体和纳米复合材料等。

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