Avec la forte augmentation du nombre de chats de compagnie ces dernières années, la demande de litière pour chats, un produit émergent respectueux de l'environnement, augmente également. Il existe de nombreux types de produits de litière pour chats sur le marché, chacun ayant des compositions différentes.

Le principal ingrédient de la litière pour chat en gel de silice est le SiO2 amorphe. Les particules de gel de silice ont une bonne résistance mais une faible capacité d'adsorption et sont faciles à pénétrer. De plus, les particules de gel de silice produisent plus de chaleur après avoir absorbé l'eau, augmentant ainsi la température de l'environnement de vie du chat, favorisant ainsi la croissance bactérienne. La litière pour chat en pin est légère et offre un haut niveau de confort à l'animal, mais elle est généralement inadéquate pour l'élimination de l'ammoniac et est plus chère. La litière pour chat en bentonite conventionnelle, dont l'ingrédient principal est la bentonite à base de calcium, est bon marché et absorbante, mais a un mauvais effet d'agglomération, une élimination de l'ammoniac et est susceptible de générer de la poussière, affectant le confort de vie des animaux.

Cette étude représente une amélioration par rapport à la litière pour chat en bentonite traditionnelle. L’ajout de zéolite, un matériau poreux, a augmenté l’effet d’absorption de la litière pour chat sur l’ammoniac. La sédation de la bentonite peut être utilisée à la fois comme adsorbant et comme liant pour améliorer la résistance des particules de litière pour chat tout en réduisant la génération de poussière. La nouvelle litière pour chat, dont l'ingrédient principal est la bentonite, présente un faible coût de préparation, un excellent effet et de larges perspectives de marché.

Pièce d'essai

Matières premières

Les matériaux utilisés dans l'expérience sont de la bentonite à base de calcium et de la zéolite à cheveux obliques purifiées par le groupe cyclone. La bentonite purifiée a été séchée, broyée, puis analysée pour sa composition chimique et ses indicateurs de performance. La composition chimique des matières premières est détaillée dans le tableau 1, tandis que les indicateurs de performance de la bentonite sont décrits dans le tableau 2.

D'après l'analyse des tableaux 1 et 2, on peut apprendre que le test utilisé dans le rapport massique bentonite SiO2 et Al2O3 de 3,96 est plus significatif que le rapport théorique silice-aluminium de 2,36, indiquant que l'échantillon contient un petit nombre d'impuretés. La teneur totale de Na2O et K2O est de 0,511 TP3T, bien inférieure à celle de CaO de 3,261 TP3T, ce qui indique que l'échantillon de test est un échantillon typique. bentonite à base de calcium. Dans le tableau 2, la teneur en Montmorillonite est de 88.14%. Les échantillons de zéolite contiennent d’autres oxydes métalliques en plus des fractions SiO2 et Al2O3. La zéolite est un minéral poreux constitué de tétraèdres silice-oxygène et de tétraèdres aluminium-oxygène, qui forment le squelette de base. Étant donné que la valence électronique d'un atome d'oxygène dans les tétraèdres aluminium-oxygène n'est pas neutralisée, les tétraèdres aluminium-oxygène portent une charge négative unitaire et, pour rester électriquement neutre, la zéolite adsorbera d'autres cations métalliques (Mn+) pour contrecarrer son effet. charge négative.

Après une longue période d'action géologique, de nombreux cations métalliques sont adsorbés et un échange d'ions se produit. En conséquence, la zéolite contient une quantité élevée d’autres ions métalliques, qui sont présentés sous forme d’oxydes lors de l’analyse de la phase physique. Le rapport massique de SiO2 à Al2O3 dans la zéolite brute utilisée est d'environ 4,27, ce qui est compris entre 4 et 8 et appartient à la zéolite à silice moyenne.

Réactifs expérimentaux et appareils et équipements expérimentaux

Les produits chimiques fournis comprennent le carbonate de sodium (Na2CO3), le chlorure d'ammonium (NH4Cl) et l'acide chlorhydrique (HCl), qui sont tous traités avec une pureté analytique. Des équipements expérimentaux sont également disponibles, notamment une balance électronique, un four thermostatique électrique, un diffractomètre à rayons X, un pulvérisateur de préparation d'échantillons à analyser, une extrudeuse à rouleaux et un agitateur magnétique à température constante.

Méthode d'essai

Une certaine quantité de bentonite à base de calcium contenant des impuretés a été dessablée, purifiée à 105 °C, puis broyée pour préparer des échantillons. La modification sodique semi-sèche a été réalisée en utilisant Na2CO3 comme agent sonifiant sous différents dosages et extrusion au rouleau. Les échantillons broyés par la zéolite ont été tamisés et triés pour éliminer la taille de grain de -100 µm pour les tests de cuisson légère. Les échantillons modifiés ont été mélangés avec de la poudre de zéolite activée cuite à la lumière dans différents rapports avec ajustement de l'humidité et extrusion pour fabriquer une litière pour chat en colonnes courtes.

Résultats et discussion

La figure 1 montre qu'à mesure que la fraction massique d'ions sodium dans la solution de carbonate de sodium augmente, la teneur en ions calcium des minéraux bentonites diminue. En revanche, les ions sodium présentent une nette tendance à la hausse. En effet, l'équilibre des charges est perturbé lorsque les ions fer remplacent les ions silicium dans la structure tétraédrique de la montmorillonite ou lorsque les ions aluminium sont remplacés par des ions magnésium, etc., dans la structure octaédrique de la montmorillonite. montmorillonite. Les ions calcium adsorbés dans les intercalaires ne peuvent que rétablir l'équilibre des charges. Les ions calcium ont une faible énergie de liaison entre les couches et sont facilement remplacés par des ions sodium ou d'autres ions. Par conséquent, lorsque la fraction massique de carbonate de sodium varie considérablement, le taux de substitution des ions calcium est plus rapide et le changement est perceptible lorsque la fraction massique de carbonate de sodium est inférieure à 11,01 TP3T. À mesure que la fraction massique de carbonate de sodium continue d’augmenter, le taux de remplacement a tendance à ralentir ; la différence de remplacement entre les ions calcium et sodium augmente d’abord puis atteint l’équilibre. Lorsque la fraction massique de carbonate de sodium est de 17,0%, la différence de remplacement des ions calcium atteint la valeur maximale de 3,1% et l'effet sédatif est bon.

Comme le montre la figure 2, l'espacement des couches cristallines d001 du minerai brut de bentonite est de 1,53430 nm, ce qui équivaut à la somme de l'épaisseur de la couche structurelle de montmorillonite (0,96 nm) et des secondes molécules d'eau adsorbées, qui est supérieure. supérieure à 1,4 nm, ce qui indique que l'échantillon est une bentonite typique à base de calcium. Après la sédation, l'espacement des couches de cristaux d001 devient 1,26178 nm, car, au cours du processus de sédation, les ions sodium pénètrent dans la couche intermédiaire de la montmorillonite, remplaçant les ions calcium par un rayon ionique plus grand, ce qui entraîne une diminution de l'espacement des couches de cristaux. couches de cristaux et une réduction de la valeur de caractérisation. L'angle inférieur du pic de l'espacement des couches cristallines d001 devient plus expansif et la diminution du pic devient plus douce, ce qui indique que l'effet de la bentonite à base de calcium après la sédation est perceptible.

En observant la figure 3, on peut apprendre que le meilleur effet d'activation est obtenu à 450°C. En effet, la température d'activation appropriée peut éliminer les molécules d'eau et les impuretés résiduelles dans la structure moléculaire de la zéolite et former de nombreuses cavités, améliorant ainsi sa capacité d'adsorption. Après activation, la zéolite subit une fusion solide et produit un petit changement de phase ; tandis que la zone de contact entre les particules augmente, la liaison est plus forte et la force moléculaire est améliorée, ce qui est favorable au processus d'adsorption. Cependant, l’adsorption d’ammoniac de la zéolite activée à 500°C diminue au contraire. En effet, lorsque la température est trop élevée, la structure moléculaire de la zéolite sera détruite, le réseau cristallin s'effondrera, les minuscules pores seront fermés, les pores seront bloqués et la surface totale des particules solides sera réduite. affectant ainsi la capacité d’adsorption.

Selon les données de la figure 4, lorsque le rapport de dosage de bentonite de sodium et de zéolite légèrement brûlée est de 94 : 6, les taux d'adsorption d'ammoniac, d'adsorption d'eau et d'adsorption d'eau ont le meilleur effet combiné. Par rapport à la litière pour chats étrangère et nationale de haute qualité, les performances de cette proportion de l'échantillon sont nettement meilleures.

Par rapport au sol à base de calcium, la bentonite à base de sodium améliore considérablement les temps d'absorption et d'expansion de l'eau et peut être mieux dispersée dans l'eau. La bentonite sodée semi-sèche présente une stabilité thermique et une adhérence améliorées. Le remplacement du Si4+ tétraédrique dans la structure de la montmorillonite par Al3+, Fe3+ ou A13+, Fe3+ dans l'octaèdre perturbe l'équilibre électrovalent. Il repose donc sur les cations métalliques adsorbés dans les couches intermédiaires pour équilibrer l’électrovalence. Lors de la préparation de la litière pour chat, l'argile bentonite absorbe l'eau et gonfle lorsque de l'eau est ajoutée, formant une structure de gel. Un nombre indéterminé de flocons de bentonite sont dispersés de la structure cristalline d'origine en raison des forces de cisaillement et de compression. La surface basale des lamelles est chargée négativement, tandis que les liaisons Si-O et Al-O de SiO2 et Al2O3 sont rompues sur les sections transversales au niveau des bords, et les lamelles sont chargées positivement sur les sections transversales.

Pendant la compression, les particules lamellaires de bentonite sont adsorbées électrostatiquement de trois manières à faible énergie, notamment « face à face », « bord à face » et « bord à bord ». Par interaction électrostatique, la bentonite a formé une structure de gel tridimensionnelle qui ressemblait à une salle de cartes. Les zéolites activées sont uniformément dispersées dans cette structure de gel de bentonite, stable et robuste.

La bentonite de sodium joue non seulement le rôle d'absorption de l'eau et de l'ammoniac dans les granulés de litière pour chat, mais agit également comme un liant pour encapsuler les particules de zéolite activées, améliorant ainsi la résistance et l'effet d'adsorption des particules de litière pour chat. Lorsque le rapport bentonite/zéolite est de 94:6, la nouvelle litière composite pour chat a un impact élevé en matière d'absorption d'eau et absorbe bien l'ammoniac, elle a donc de bonnes perspectives de marché.