關(guān)于蒙脫石產(chǎn)品的學(xué)習(xí)與思考

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關(guān)于蒙脫石產(chǎn)品的學(xué)習(xí)與思考
　　2012年6月1日，中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第1773號制定的《飼料原料目錄》 將 蒙脫石列入了飼料原料，編號為11.1.7。一時間，市場上便涌現(xiàn)了大量的蒙脫石商家，魚龍混雜，產(chǎn)品價格從3--4元/公斤到30--40元/公斤不 等，產(chǎn)品質(zhì)量也是良莠不齊，對產(chǎn)品的作用機(jī)理及功效更是眾說紛紜。
　　通過大量的閱讀、調(diào)查，我將手上的材料整理成本文，并寫下幾點(diǎn)自己的思考，分享給行業(yè)內(nèi)的朋友們。水平有限，還望行業(yè)內(nèi)的專家多多批評指正。
一、定義與分類：
1、定義：
　　狹義上講，蒙脫石(montmorillonite)又名微晶高嶺石，是一種層狀結(jié) 構(gòu)、片狀結(jié)晶的硅鋁酸鹽粘土礦，因其最初發(fā)現(xiàn)于法國的蒙脫城而命名的，俗名稱觀音土。其族系物有11種，其化學(xué)簡式為(Na，Ca) 0.33 (Al，Mg)2[Si4O10](OH)2•nH2O，葉片狀硅鋁酸鹽通過交聯(lián)的硅酸鹽四面體和交聯(lián)的鋁酸鹽八面體的薄片的相互壓縮而形成片層結(jié)構(gòu)。二 價或三價的陽離子包裹在帶有氧和羥基的八面體中，硅處于帶有氧和羥基的八面體中。
　　硅酸鹽四面體和鋁酸鹽八面體兩者以1：1的比例形成了分子式為 M2-3Si2O5(OH)4的層狀硅鋁酸鹽粘土；若在兩層硅酸鹽四面體中插入鋁酸鹽八面體（2：1的比例）就形成了三型的層狀硅鋁酸鹽 M2-3Si4O10(OH)2；三型硅鋁酸鹽通過氧離子鏈狀排列形成鏈型層狀硅鋁酸鹽。
　　硅鋁酸鹽粘土礦是粘土類礦物中晶體結(jié)構(gòu)變異最強(qiáng)的礦物之一，通過衍射儀慢速掃描的試驗(yàn)結(jié)果表明為天然納米材料。
　　廣義上講的蒙脫石多是指膨潤土原礦，常呈土狀隱晶質(zhì)塊狀，電鏡下為細(xì)小鱗片狀。為了區(qū)分膨潤土，工業(yè)用蒙脫石又追加定義，在膨潤土原礦中，當(dāng)硅鋁酸鹽粘土礦的含量80%以上時，才稱作為蒙脫石。
2、分類：
　　蒙脫石的類型是根據(jù)蒙脫石的層間陽離子種類決定的：
　　層間陽離子為Na+時稱鈉基蒙脫石；
　　層間陽離子為Ca2+時稱鈣基蒙脫石；
　　層間陽離子為H+時稱氫基蒙脫石；
　　層間陽離子為有機(jī)陽離子時稱有機(jī)蒙脫石。
二、蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)特性：
1、電負(fù)性。
　　硅氧四面體中的硅可被鋁置換，鋁氧八面體中的鋁可被鎂、鐵、鋅等多種離子置換。由于Al3+置換Si4+，使得蒙脫石晶體整體帶負(fù)電荷。
2、陽離子交換性。
　　為達(dá)到電荷平衡，蒙脫石晶胞會吸附K+、Na+、Ca2+等交換性陽離子，另外八面體片中的OH-置換O2-也可部分中和晶格中的負(fù)離子，因此蒙脫石類礦物有吸附陽離子和極性有機(jī)分子的能力，這些陽離子或分子在一定條件下具有“可進(jìn)可出”的交換性。
3、吸水膨脹性。
　　兩個結(jié)構(gòu)單元層之間以分子間力連結(jié)，結(jié)構(gòu)較松散，在外力或極性水分子的作用下層間會產(chǎn)生相對運(yùn)動而膨脹或剝離。水分子或其它有機(jī)分子可以進(jìn)入層間，造就了其強(qiáng)吸水膨脹性、高分散性、懸浮性、觸變性、潤滑性和吸附性等。
三、與膨潤土、高嶺土、白土的區(qū)別：
1、與膨潤土的區(qū)別：
　　膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，它的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。但是膨潤土中也含有大量的雜質(zhì)，大約在5-10%左右，方英石（一種致癌物質(zhì)）的含量大約在20%以上，重金屬超標(biāo)等一些問題存在。
　　廣義上講的蒙脫石實(shí)際上也是一種膨潤土，只是蒙脫石本命體的含量在80%以上，而且作了除雜、提純處理。
2、與高嶺土的區(qū)別：
　　高嶺土是一種主要以高嶺石為主要成分的黏土礦物，是一種含水硅鋁酸鹽礦物，高嶺石的化學(xué)簡式為：Al4[Si4O10](OH)8,主要呈白色軟泥狀，顆粒細(xì)膩，狀似面粉。其化學(xué)成分相當(dāng)穩(wěn)定，被譽(yù)為“萬能石”。為制造瓷器和陶器的主要原料。
　　區(qū)別在于空間結(jié)構(gòu)：高嶺石是一種含水的鋁硅酸鹽，為三斜晶系，結(jié)構(gòu)層間沒有陽離子或 水 分子存在，強(qiáng)氫鍵（O-OH=0.289nm）加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)層之間的連結(jié)。而蒙脫石又名微晶高嶺石，是一種層狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)晶的硅酸鹽粘土礦，為單斜晶系， 結(jié)構(gòu)層間有陽離子或水分子存在，強(qiáng)氧離子鏈加強(qiáng)結(jié)構(gòu)層之間的連結(jié)。
3、與白土的區(qū)別：
    白土是膨潤土的一種，是一種含鎂質(zhì)的粘土，其中MS0含量15％-26％，白土是俗名。其組成81％左右為富鎂蒙脫石，10％為石英，4％為云母類礦物，其余為含鐵的礦物和少量鈣鹽等雜質(zhì)。
三、在畜牧行業(yè)應(yīng)用的價值：
1、對動物的保護(hù)作用：
　　蒙脫石對動物的保護(hù)作用源于它的七大功能。
　?、傥健⒐潭üδ埽航Y(jié)構(gòu)中不均勻帶電性使其可以 吸 附各種消化道致病因子。蒙脫石藥理研究表明：它對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪狀病毒以及膽鹽都有較好的吸附作用；對細(xì)菌毒素有固 定作用；蒙脫石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白（CS31A）的致病性帶電病原菌，對表面不帶 CS31 A 的正常菌群無固定清除作用。
　?、谡衬て琳瞎δ埽好擅撌c消化道粘液蛋白靜電結(jié)合，可以增加粘液量并改善粘液質(zhì)量提高粘液的內(nèi)聚力和彈性。
　?、坌迯?fù)功能：蒙脫石可以修復(fù)受損的消化道上皮細(xì)胞。
　?、苣δ埽好擅撌せ钅蜃樱谙辣砻嫘纬梢悦擅撌w粒為核心的血粘塊，還可以促進(jìn)血管收縮減緩局部血流，減少出血。
　?、萁舛竟δ埽禾砑用擅撌刂茪埩艮r(nóng)藥的毒性。蒙脫石對鉛等重金屬中毒有治療作用。
　　⑥無抗體功能：沒有任何跡象表明任何微生物對該產(chǎn)品產(chǎn)生了抗性。蒙脫石不進(jìn)入血液，完全排除體外，絕不殘留，是綠色動物保健品。
　?、呖箲?yīng)激功能：在斷奶前后服用納米蒙脫石，可有效地降低應(yīng)激反應(yīng)。在苗豬出欄時，可提前3天服用蒙脫石，可減少捕抓中因驚嚇而造成的應(yīng)激反應(yīng)，也可減少運(yùn)輸中的應(yīng)激排便等。
2、在商品飼料中的運(yùn)用：
　?、倜擅撌且环N效果顯著的脫霉添加劑：飼料中霉菌毒素的污染及其所造成的危害仍然嚴(yán)重。浙江大學(xué)飼料科學(xué)研究所的測試，蒙脫石對霉菌毒素具有強(qiáng)力吸附作用，吸附力（％）如下：黃曲霉毒素100％；玉米赤霉烯酮88％；赭曲霉毒素72％；麥角毒素100％；串珠鐮孢菌毒素91％。
　?、诿擅撌善胶怙暳显兀好擅撌善胶怙暳显兀山档惋暳现秀U的含量和農(nóng)藥含量。在日糧中添加0.5%蒙脫石可以顯著改善鉛含量為 10mg/kg鉛誘導(dǎo)的損傷，明顯降低了豬全血、腦、肝、腎、骨和毛等組織中鉛含量。結(jié)果表明蒙脫石對鉛中毒有潛在的治療作用。添加蒙脫石可控制殘留農(nóng)藥的毒性。
　?、勖擅撌刹糠痔娲股刂委煾篂a：利用蒙脫石的超強(qiáng)吸附力及吸水膨脹性，用于治療 禽 畜類腹瀉痢疾等疾病。具有無藥物殘留、無激素、無耐藥性、療效穩(wěn)定、無毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪狀病毒及膽 鹽都有較好的吸附作用，對細(xì)菌毒素有固定作用，能修復(fù)和提高胃腸粘膜對致病因子的防御功能。
　　④改良劑：由于特有的吸水膨脹性、高分散性、懸 浮 性、觸變性、潤滑性和吸附性等，蒙脫石一是能夠提高飼料的適口性和改進(jìn)飼料的松散性，延緩飼料通過消化道的速度，增加營養(yǎng)物質(zhì)本身反應(yīng)的表面積，也增加了 營養(yǎng)物質(zhì)與消化道粘膜接觸的表面積，使?fàn)I養(yǎng)物吸收得更充分，從而提高飼料利用率。二是可降低家禽糞便中的水分，保持欄內(nèi)干燥，減少發(fā)病率。
　　⑤預(yù)混料載體：蒙脫石是預(yù)混料載體的首選。由于 蒙 脫石粉劑吸附力強(qiáng)、致密細(xì)膩、流動性好，而作為預(yù)混料的載體較磷酸氫鈣、重鈣要優(yōu)良得多。實(shí)驗(yàn)表明：加工過程中不會產(chǎn)生分層現(xiàn)象，均勻混合性能好，對各種 維生素、微量元素分散吸附力強(qiáng)，均勻牢固，可以防潮、防霉、防蟲蛀、防變質(zhì)，增加微量元素的含量。
　?、弈z粘劑：蒙脫石目前已經(jīng)廣泛作為顆粒飼料和水產(chǎn)餌料的膠粘劑。蒙脫石具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，完全可以代替常用的羧基纖維素、次粉等，不僅膠粘效果好，而且可塑性強(qiáng)，成型的粒子型整齊、表面光滑，成本大大低于傳統(tǒng)粘結(jié)劑。
　?、呦♂寗好擅撌鳛橄♂寗┯糜诟稍锇l(fā)酵全液制成的產(chǎn)品中。采用PRT作為發(fā)酵飼料的稀釋劑，蒙脫石能將活性成分標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)酵干燥物的比例可占75%～95%，其余部分由蒙脫石來補(bǔ)充。
四、我對蒙脫石的幾點(diǎn)思考：
1、蒙脫石的吸附力是物理吸附還是化學(xué)吸附？
　　蒙脫石的吸附作用分為選擇性吸附和非選擇性吸附。非選擇性吸附就是通常說的交換吸 附， 屬于靜電作用，由蒙脫石晶體所帶的永久電荷量控制。蒙脫石空間結(jié)構(gòu)中鋁氧八面體中的鋁可被鎂、鐵、鋅等多種離子置換，由于Al3+置換Si4+，使得蒙脫 石晶體整體帶永久負(fù)電荷。選擇性吸附則不然，它屬于化學(xué)吸附，受可變電荷表面的電量控制?？勺冸姾杀砻媸侵赣山饘匐x子和羥基組成的表面，羥基暴露在表面 上。
　　以Cu2+為例，它被蒙脫石吸附后形成了三種結(jié)構(gòu)狀態(tài)：①Cu2+以水合離子的形式存在于蒙脫石層間；②有部分Cu2+進(jìn)入了Si-（）四面體的復(fù)三方形孔洞中；③有少量Cu2+進(jìn)入了鋁氧八面片的空位。前者屬于交換吸附，后兩者屬于化學(xué)吸附。
　　蒙脫石吸附黃曲霉毒素后，在紅外光譜中35075px~(-1)和33875px~(-1)吸收峰消失，這說明蒙脫石對黃曲霉毒素存在化學(xué)吸附，其選擇性吸附機(jī)制可能主要是由于它們邊緣的羥基與黃曲霉毒素之間形成了雙氫鍵。（齊德生2004年）
　　蒙脫石對黃曲霉毒素的吸附屬于化學(xué)吸附，原理是蒙脫石中的金屬離子與霉菌毒素中的二羰基系統(tǒng)反應(yīng)形成金屬螯合物。
2、對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收？
　　蒙脫石對營養(yǎng)物質(zhì)有一定的吸附性，但也可被水解吸。
　　蒙脫石晶體為永久負(fù)電荷表面,所帶電荷不隨pH 值發(fā)生變化。當(dāng)吸附反應(yīng)體系的 pH 值低于吸附質(zhì)(賴氨酸、維生素B2)等電點(diǎn)時,吸附質(zhì)帶正電荷,可置換蒙脫石表面陽離子, 此時,蒙脫石對吸附質(zhì)的吸附力除范德華力外還存在庫侖引力。酸度越大, 吸附質(zhì)帶正電荷越多,庫侖引力越強(qiáng), 蒙脫石對吸附質(zhì)的吸附量也就越大。反之,隨 pH 值增加, 膨潤土對吸附質(zhì)的吸附量會減少。（齊德生2003年）
　　實(shí)驗(yàn)證明：在溶液pH 2.0和8.0時，蒙脫石對賴氨酸最大吸附量分別為64.1mg／g和49.3mg／g；改性蒙脫石的賴氨酸最大吸附量分別為45.4mg／g和 33.8mg／g。它們對維生素B2的吸附符合Nernst模型，即吸附量與溶液中維生素B2的濃度呈直線相關(guān)。蒙脫石對賴氨酸及維生素B2的吸附量較改 性蒙脫石的大。在蛋氨酸含量低于0.2％時，它們對蛋氨酸均不吸附。賴氨酸、維生素B2被它們吸附后可被水解吸。在pH2.0及pH8.0環(huán)境下吸附后， 再用pH8.O的水解吸時，蒙脫石表面賴氨酸的解吸率分別為0.3%和20.8%，改性蒙脫石的解吸率分別為38.7%和25.2%；蒙脫石吸附維生素 B2的解吸率分別為79.3%和44.6%，改性蒙脫石的解吸率分別為89.2%和51.9 %。改性蒙脫石對賴氨酸和維生素B2的吸附量較蒙脫石小，而解吸率較蒙脫石大，可見，蒙脫石經(jīng)適當(dāng)改性后能獲得更理想的物化性能，應(yīng)用價值提高。（齊德生 2003年）
　　蒙脫石的吸附、離子交換特性，造成了對礦物營養(yǎng)狀況的潛在影響。有研究證實(shí)：蒙脫石會對Cu、Ca、P、Zn、Mn等礦物營養(yǎng)都有吸附，但在商品飼料中，對礦物質(zhì)生物利用率的影響有待進(jìn)一步論證。
3、長期在飼料中添加有無危害？   
　　蒙脫石對人和植物無腐蝕、無毒、無刺激，在機(jī)體內(nèi)也不能被吸收和利用。能否長期使用，會不會對機(jī)體產(chǎn)生不良影響尚無研究結(jié)論。
4、去雜、提純、改良的必要性？
　　蒙脫石屬于資源性的產(chǎn)品，部分區(qū)域含量在80%以下的膨潤土礦比較普遍，但含量超過90%而且重金屬、方英石等不超標(biāo)的礦山則非常少見。因此，對蒙脫石原礦的去雜、提純處理尤為重要。   
　　另外，蒙脫石的改良處理是指利用層間離子交換原理，將層間離子置換成Na+或是有機(jī)離子，這種改良蒙脫石在吸附率及解吸率有一定的提升，而且還能形成排鏈結(jié)構(gòu)。