貝殼由軟體動物的外套膜分泌形成,由占重95%的碳酸鈣晶體和5%的有機基質構成,是天然的有機-無機復合材料。貝殼的成分組成和微觀結構決定由其加工得到的貝殼粉具備吸附性、抗菌性、親和性等一系列優良特性,近幾年被廣泛應用于建材、化工、醫藥、環保、新材料等多個領域。
催化劑
相比于均相催化酯交換反應,非均相催化酯交換反應能從反應后的混合物中分離并循環使用,同時避免均相催化反應中乳化現象嚴重等問題。有研究發現,以貝殼粉為載體的合成負載型堿催化劑抗酸、抗水、比表面積大,在合成脂肪酸甲酯的反應中具有很高的催化活性。
此外,廢棄貝殼可用于制備貝殼基光催化材料。以珍珠貝貝殼作為載體,煅燒活化后采用水解法制備的復合材料對紫外光和可見光均有良好的吸收效果。
建筑材料
貝殼粉作為天然生物礦化材料,在建筑材料領域用途廣泛,如制備具有阻燃、抗堿、抗龜裂、耐洗刷等多種特性的綠色多功能貝殼粉體涂料。也可按照一定比例替代砂石,作為細骨料制備砂漿,在不損害材料力學強度的前提下節約建筑成本,衍生新貝殼粉壁材。可將貝殼粉以一定的比例添加到水泥基材,提升水泥的水化作用,以獲得較多的水化產物。可通過高溫煅燒使貝殼的主要成分碳酸鈣分解成氧化鈣,進一步和水反應生成氫氧化鈣,燒制膠凝材料石灰。
土壤改良劑
貝殼粉中富含碳酸鈣,可使土壤中的重金屬離子以碳酸鹽的形式沉淀,從而達到改良和凈化土壤的目的。將貝殼粉作為土壤調理劑與有機肥配合施用,可提高土壤有機質含量,防止土壤鹽漬化。
殺菌劑和保鮮劑
貝殼在高溫煅燒后對多種細菌有殺菌作用。貽貝、文蛤、縊蛭等貝殼的煅燒粉對沙門氏菌、副溶血弧菌、金黃色葡萄球菌以及大腸桿菌有殺菌與抑菌效果。用微納米紫貽貝殼粉、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉制備微納米紫貽貝殼粉水產保鮮劑可抑制帶魚脂肪氧化的速率和微生物的生長,以及胺類化合物的產生,常用于對帶魚保鮮。
有機/無機復合材料
以貝殼為無機相制備的復合材料具有良好的機械特性,在采用硬脂酸鈉對貝殼粉進行改性后,可用機械共混法制備貝殼粉/聚乙烯復合材料,當填充貝殼粉的細度、比例適中時,材料的沖擊強度、拉伸強度均有大幅度的提高。
動物飼料和人體補鈣劑
貝殼中含有大約30種礦物活性元素,10余種氨基酸、多肽、膠原等,將貝殼粉作為飼料添加劑的效果優于石灰石粉、蛋殼粉等,可促進畜禽骨骼生長和血液循環,提高蛋奶的質量和產量。此外,貝殼粉因無毒、分散性優良等特點,常用作多種禽畜藥物的優良載體。
貝殼粉還可為人體提供鈣元素,將扇貝殼加工成離子生物鈣可使人體對鈣元素吸收最大化,對骨骼生長的促進作用明顯優于碳酸鈣。
廢水處理劑和氣體吸附劑
貝殼內部具有眾多互相連通的孔道,經處理可獲得不同功能的孔穴結構,使其具有較強的吸附能力、交換能力和催化分解能力,從而可以吸附水中的硼、有機磷、重金屬、亞甲醛藍等成分,澄清水質。用貝殼粉處理養殖用水可有效改善水產養殖環境,增加水產品的食品安全性。
在煙氣凈化過程中,貝殼與石灰石在脫硫性能上有相似之處,但貝殼的微孔結構更好,鈣利用率較高,有利于脫硫劑完全反應。
貝殼韌性好、強度高,其中的多糖、蛋白質等高分子物質對無機相的形成具有調控、指導作用,可通過裂紋偏轉、纖維拔出、有機基質橋聯等增殖機制使相鄰片層相互嵌補,使得貝殼具有很高的強韌性。此外,貝殼中還含有少量的鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒等元素的無機鹽,極大地豐富了貝殼材料的利用價值。
來源:中國粉體網
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