蒙脫石為層狀硅鋁酸鹽礦物,單晶結構由兩層硅氧四面體夾合一層鋁氧八面體組成,不同立面的拼接構建出具有一定空間延展性的晶體骨架。由于其晶體層間作用力較弱,作用位點多,通過晶體內陽離子與外部高價離子發生置換或同晶置換,釋放電荷,形成靜電力,以此吸附某些帶電菌體或基團。這些可交換陽離子還能與H2O通過氫鍵相連,使H2O能夠進入并填充在層間域中,因此蒙脫石具有良好的吸水膨脹性。
蒙脫石呈立體“鏤空”構架,層間域容積彈性大,剔除層間原有占位分子后可利用電位差重新吸納其他分子,展現出極強的吸附和承載性能。另外,充分水化后的蒙脫石晶胞帶有相同電性,能夠均勻分散懸浮在溶液中,形成膠體。通過碾磨、超聲等方式剝離晶體片層,調整表面電位大小,能相應改變膠體密度,控制膠體內物質的懸浮沉降。除此之外,蒙脫石中多為無機成分,具有良好的熱穩定性。
適當改性可將蒙脫石晶體拆解為納米級分子,通過特異的結構設計,實現對腸黏膜的修復和對重金屬的直接吸附,也能利用其自身強大的理化性質負載、保護藥物,定點消滅病原。在改善飼糧品質、保護畜禽胃腸黏膜屏障、控制病原毒害的同時,降低耐藥風險。另外,在畜禽糞污處理方面蒙脫石也有創新應用。
1、蒙脫石無機改性
蒙脫石的無機改性原理主要利用其晶體延展性和陽離子交換性將無機改性劑插入晶格中。羥基化金屬陽離子經再次加熱脫羥基或脫氫后,能夠轉化成穩定的柱狀金屬氧化物簇,擴張層間結構,使分子吸附力顯著增強。
張立陽等研究結果表明,經金屬離子插層改性后,蒙脫石更易剝落,片層增多變薄,晶體結構相對疏松,能提高其對黃曲霉毒素B1(AFB1)、玉米赤霉烯酮(ZEN)和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)等霉菌毒素的吸附力。
2、蒙脫石有機改性
蒙脫石的有機改性原理是利用季銨鹽和烷類化合物等有機改性劑替換晶體原有占位離子,改變蒙脫石層間的孔隙大小和原子排布。有機改性后的蒙脫石能夠改變或暴露出更多的表面結合位點,甚至同時具有親水性和親油性,在胃腸道藥物載體、化膿性疾病治療以及污水治理等方面效果顯著。
3、蒙脫石有機-無機復合改性
蒙脫石的復合改性指同時將有機和無機物質插入晶體層間,形成復合柱撐蒙脫石,使其在結構穩固的同時,還具備靶向吸附某物質的可能。
任曉惠等使用天然蒙脫石糅合無機羥基鋁和十六烷基三甲基溴化銨,通過X射線衍射、傅里葉紅外光譜等技術對比單一和復合改性蒙脫石的性能,結果表明無機羥基鋁及十六烷基三甲基溴化銨復合改性蒙脫石(ACM)對五價砷的絡合吸附效率高達99%。
資料來源:《鄧凡,岳穩,李焰,等.蒙脫石的改性機制及在畜禽養殖中的應用[J].黑龍江畜牧獸醫,2021(21):52-56》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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