ومع الزيادة الحادة في عدد القطط الأليفة في السنوات الأخيرة، يتزايد أيضًا الطلب على فضلات القطط، وهو منتج ناشئ صديق للبيئة. هناك أنواع عديدة من منتجات فضلات القطط في السوق، ولكل منها تركيبات مختلفة.

المكون الرئيسي لفضلات القطط من هلام السيليكا هو SiO2 غير المتبلور. تتمتع جزيئات هلام السيليكا بقوة جيدة ولكن قدرة امتصاصها ضعيفة ويسهل اختراقها. علاوة على ذلك، تنتج جزيئات هلام السيليكا المزيد من الحرارة بعد امتصاص الماء، مما يرفع درجة حرارة البيئة المعيشية للقطط الأليفة، وبالتالي يعزز نمو البكتيريا. تتميز فضلات القطط المصنوعة من الصنوبر بأنها خفيفة الوزن وتوفر مستوى عالٍ من الراحة للحيوانات الأليفة ولكنها غير كافية بشكل عام لإزالة الأمونيا وهي أكثر تكلفة. فضلات القطط البنتونيت التقليدية، مع البنتونيت المعتمد على الكالسيوم كمكون رئيسي، رخيصة الثمن وذات قدرة على الامتصاص ولكن لها تأثير تكتل ضعيف، وإزالة الأمونيا، وهي عرضة لتوليد الغبار، مما يؤثر على راحة معيشة الحيوانات الأليفة.

تمثل هذه الدراسة تحسنا في فضلات القطط البنتونيت التقليدية. أدت إضافة مادة الزيوليت المسامية إلى زيادة تأثير امتصاص فضلات القطط على الأمونيا. يمكن استخدام تخدير البنتونيت كمادة ماصة وموثقة لتعزيز قوة جزيئات فضلات القطط مع تقليل توليد الغبار. تتميز فضلات القطط الجديدة، التي تحتوي على البنتونيت كمكون رئيسي، بتكلفة إعداد منخفضة، وتأثير ممتاز، وآفاق سوقية واسعة.

جزء الاختبار

مواد خام

المواد المستخدمة في التجربة هي البنتونيت ذو أساس الكالسيوم وزيوليت الشعر المائل المنقى بواسطة مجموعة الأعاصير. تم تجفيف البنتونيت المنقى، وطحنه، ومن ثم تحليله لمعرفة التركيب الكيميائي ومؤشرات الأداء. يتم تفصيل التركيب الكيميائي للمواد الخام في الجدول 1، في حين يتم وصف مؤشرات أداء البنتونيت في الجدول 2.

وفقا لتحليل الجدول 1 والجدول 2، يمكن معرفة أن الاختبار المستخدم في نسبة كتلة البنتونيت SiO2 وAl2O3 البالغة 3.96 هو أكثر أهمية من نسبة السيليكا إلى الألومنيوم النظرية البالغة 2.36، مما يشير إلى أن العينة تحتوي على عدد صغير. من الشوائب. المحتوى الإجمالي لـ Na2O وK2O هو 0.51%، وهو أصغر بكثير من CaO's 3.26%، مما يشير إلى أن عينة الاختبار نموذجية البنتونيت القائم على الكالسيوم. في الجدول 2، محتوى المونتموريلونايت هو 88.14%. تحتوي عينات الزيوليت على أكاسيد فلزية أخرى إلى جانب أجزاء SiO2 وAl2O3. الزيوليت هو معدن مسامي يتكون من رباعي السطوح السيليكا والأكسجين ورباعي السطوح الألومنيوم والأكسجين، والتي تشكل الهيكل العظمي الأساسي. نظرًا لأن التكافؤ الإلكتروني لذرة أكسجين واحدة في رباعي الأسطح من الألومنيوم والأكسجين لم يتم تحييده، فإن رباعي الأسطح من الألومنيوم والأكسجين يحمل وحدة واحدة من الشحنة السالبة، ولكي يظل محايدًا كهربائيًا، سوف يمتص الزيوليت الكاتيونات المعدنية الأخرى (Mn+) لمواجهة طاقته الكهربائية. شحنة سالبة.

بعد فترة طويلة من العمل الجيولوجي، يتم امتصاص العديد من الكاتيونات المعدنية، ويحدث التبادل الأيوني. ونتيجة لذلك، يحتوي الزيوليت على مستوى عال من أيونات المعادن الأخرى، والتي يتم تقديمها كأكاسيد في تحليل الطور الفيزيائي. تبلغ نسبة كتلة SiO2 إلى Al2O3 في الزيوليت الخام المستخدم حوالي 4.27، وهي تتراوح بين 4 و8 وتنتمي إلى زيوليت السيليكا المتوسط.

الكواشف التجريبية والأجهزة والمعدات التجريبية

وتشمل المواد الكيميائية المقدمة كربونات الصوديوم (Na2CO3)، وكلوريد الأمونيوم (NH4Cl)، وحمض الهيدروكلوريك (HCl)، وجميعها يتم معالجتها بنقاء تحليلي. تتوفر أيضًا المعدات التجريبية، بما في ذلك الميزان الإلكتروني، وفرن ثرموستاتي للانفجار الكهربائي، ومقياس حيود الأشعة السينية، وآلة طحن لإعداد عينة الفحص، وآلة بثق أسطوانية، ومحرك مغناطيسي بدرجة حرارة ثابتة.

طريقة اختبار

تمت إزالة الرمل من كمية معينة من الشوائب المحتوية على البنتونيت القائم على الكالسيوم، وتنقيتها عند درجة حرارة 105 درجة مئوية، ثم سحقها لتحضير العينات. تم إجراء التعديل الصوديومي شبه الجاف باستخدام Na2CO3 كعامل صوتنة تحت جرعات مختلفة وقذف الأسطوانة. تم غربلة العينات المطحونة بالزيوليت وفرزها لإزالة حجم الحبوب -100 ميكرومتر لاختبارات إطلاق الضوء. تم خلط العينات المعدلة مع مسحوق الزيوليت المنشط بالضوء بنسب مختلفة مع تعديل الرطوبة والبثق لصنع فضلات القطط العمودية القصيرة.

النتائج والمناقشة

يوضح الشكل 1 أنه مع زيادة الجزء الكتلي لأيونات الصوديوم في محلول كربونات الصوديوم، يتناقص محتوى أيون الكالسيوم في معادن البنتونيت. وفي المقابل، تظهر أيونات الصوديوم اتجاها متزايدا واضحا. وذلك لأن توازن الشحنة يتعطل عندما تحل أيونات الحديد محل أيونات السيليكون في البنية الرباعية السطوح للمونتموريلونيت أو عندما يتم استبدال أيونات الألومنيوم بأيونات المغنيسيوم، وما إلى ذلك، في البنية الثماني السطوح للمونتموريلونيت. المونتموريلونيت. لا يمكن لأيونات الكالسيوم الممتصة في الطبقات البينية سوى استعادة توازن الشحنة. تمتلك أيونات الكالسيوم طاقة ربط منخفضة بين الطبقات ويمكن استبدالها بسهولة بأيونات الصوديوم أو أيونات أخرى. لذلك، عندما يختلف الجزء الكتلي لكربونات الصوديوم بشكل كبير، يكون معدل استبدال أيون الكالسيوم أسرع، ويكون التغيير ملحوظًا عندما يكون الجزء الكتلي لكربونات الصوديوم أقل من 11.0%. ومع استمرار ارتفاع الجزء الكتلي من كربونات الصوديوم، يميل معدل الإحلال إلى التباطؤ؛ يزداد فرق الإحلال بين أيونات الكالسيوم والصوديوم أولاً ثم يصل إلى التوازن. عندما يكون الجزء الكتلي من كربونات الصوديوم 17.0%، فإن فرق استبدال أيونات الكالسيوم يصل إلى القيمة القصوى 3.1%، ويكون تأثير التخدير جيدًا.

كما يتبين من الشكل 2، فإن تباعد الطبقة البلورية d001 لخام البنتونيت الخام هو 1.53430 نانومتر، وهو ما يعادل مجموع سمك الطبقة الهيكلية للمونتموريلونيت (0.96 نانومتر) وجزيئات الماء الممتصة الثانية، وهي أكبر من 1.4 نانومتر، مما يشير إلى أن العينة عبارة عن بنتونيت نموذجي يعتمد على الكالسيوم. بعد التخدير، تصبح المسافة بين الطبقة البلورية d001 1.26178 نانومتر، وذلك لأنه أثناء عملية التخدير، تدخل أيونات الصوديوم إلى الطبقة البينية للمونتموريلونيت، لتحل محل أيونات الكالسيوم بنصف قطر أيوني أكبر، مما يؤدي إلى انخفاض في التباعد بين الطبقات. الطبقات البلورية وانخفاض في قيمة التوصيف. تصبح زاوية الذروة السفلية لتباعد الطبقة البلورية d001 أكثر اتساعًا، ويصبح انخفاض الذروة أكثر لطفًا، مما يشير إلى أن تأثير البنتونيت المعتمد على الكالسيوم بعد التخدير ملحوظ.

ومن خلال ملاحظة الشكل 3، يمكن معرفة أن أفضل تأثير تنشيط يتم تحقيقه عند درجة حرارة 450 درجة مئوية. وذلك لأن درجة حرارة التنشيط المناسبة يمكنها إزالة جزيئات الماء والشوائب المتبقية في التركيب الجزيئي للزيوليت وتشكيل العديد من التجاويف، وبالتالي تعزيز قدرته على الامتصاص. بعد التنشيط، يخضع الزيوليت للاندماج الصلب وينتج كمية صغيرة من تغير الطور؛ بينما تزيد منطقة التلامس بين الجزيئات، يصبح الترابط أقوى، وتتعزز القوة الجزيئية، وهو أمر مناسب لعملية الامتزاز. ومع ذلك، فإن امتصاص الأمونيا للزيوليت المنشط عند 500 درجة مئوية يتناقص بدلاً من ذلك. وذلك لأنه عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، سيتم تدمير التركيب الجزيئي للزيوليت، وسوف تنهار الشبكة البلورية، وسيتم إغلاق المسام الصغيرة، وسيتم سد المسام، وسيتم تقليل المساحة الإجمالية للجزيئات الصلبة، مما يؤثر على قدرة الامتزاز.

وفقًا للبيانات الواردة في الشكل 4، عندما تكون نسبة جرعة بنتونيت الصوديوم والزيوليت المحترق قليلاً 94:6، يكون لامتصاص الأمونيا وامتزاز الماء ومعدلات امتصاص الماء أفضل تأثير مشترك. بالمقارنة مع فضلات القطط الأجنبية والمحلية عالية الجودة، فإن أداء هذه النسبة من العينة أفضل بكثير.

بالمقارنة مع التربة القائمة على الكالسيوم، فإن البنتونيت المعتمد على الصوديوم يعزز بشكل كبير امتصاص الماء وأوقات التمدد ويمكن تشتيته بشكل أفضل في الماء. لقد أدى البنتونيت الصوديومي شبه الجاف إلى تحسين الثبات الحراري والالتصاق. استبدال رباعي السطوح Si4+ في هيكل المونتموريلونيت بـ Al3+، Fe3+، أو A13+، Fe3+ في المجسم الثماني يعطل التوازن الكهربي. ولذلك، فهي تعتمد على الكاتيونات المعدنية الممتزة في الطبقات البينية لموازنة التكافؤ الكهربائي. عند تحضير فضلات القطط، يمتص طين البنتونيت الماء وينتفخ عند إضافة الماء، مكونًا بنية هلامية. يتم تشتيت عدد غير محدد من رقائق البنتونيت من التركيب البلوري الأصلي بسبب قوى القص والضغط. يكون السطح القاعدي للصفائح مشحونًا سالبًا، في حين أن روابط Si-O وAl-O الخاصة بـ SiO2 وAl2O3 مكسورة على المقاطع العرضية عند الحواف، وتكون الصفائح مشحونة بشكل إيجابي على المقاطع العرضية.

أثناء الضغط، يتم امتصاص جزيئات البنتونيت الصفائحية كهروستاتيكيًا بثلاث طرق ذات طاقة أقل، بما في ذلك "وجهًا لوجه"، و"حافة لوجه"، و"حافة إلى حافة". من خلال التفاعل الكهروستاتيكي، شكل البنتونيت بنية هلامية ثلاثية الأبعاد تشبه غرفة البطاقات. يتم توزيع الزيوليت المنشط بشكل موحد في هيكل هلام البنتونيت، وهو مستقر وقوي.

لا يلعب بنتونيت الصوديوم دور امتصاص الماء والأمونيا في كريات فضلات القطط فحسب، بل يعمل أيضًا كمواد رابطة لتغليف جزيئات الزيوليت المنشطة، وبالتالي تعزيز قوة وتأثير جزيئات فضلات القطط. عندما تكون نسبة البنتونيت والزيوليت 94:6، فإن فضلات القطط المركبة الجديدة لها تأثير عالي على امتصاص الماء وتمتص الأمونيا جيدًا، لذلك تتمتع بآفاق جيدة في السوق.