• 21 Feb, 2022
• Por EPIC Powder
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Siete aplicaciones prometedoras del polvo de concha

La cáscara es un importante material de biomineralización, compuesto por 95% de carbonato de calcio y 5% de materia orgánica. Su estructura y componentes únicos se pueden aplicar en gran medida al control de la contaminación ambiental, materiales poliméricos, recubrimientos, pigmentos, atención médica y tratamiento médico, agentes antibacterianos, catalizadores y otros campos. Mientras tanto, la utilización de los recursos de las conchas significa mucho para aliviar la contaminación ambiental de las conchas de desecho y promover el desarrollo saludable y sostenible del cultivo de mariscos.

1. Aplicación de polvo de cáscara en el control de la contaminación ambiental.
(1) Material de adsorción basado en caparazón
La estructura compuesta orgánica-inorgánica natural de la cáscara hace que existan grupos orgánicos como los grupos hidroxilo y amino en la superficie del polvo de cáscara, de modo que el polvo de cáscara muestra ciertas propiedades de adsorción a contaminantes como los colorantes. La modificación por tratamiento térmico suele ser un método para mejorar la capacidad de adsorción de los materiales de la cubierta. A altas temperaturas, la materia orgánica del caparazón se descompone y la estructura del caparazón se afloja. Cuando la temperatura es más alta, el carbonato de calcio se descompone y libera dióxido de carbono, la porosidad y el área superficial específica del polvo de la cubierta aumentan y se mejora el rendimiento de adsorción. Es un excelente material de adsorción para la adsorción y eliminación de contaminantes como colorantes, iones de metales pesados, contaminación marina por petróleo, fosfato y dióxido de azufre.
(2) adsorción de metales pesados
Hsu et al. estudió la adsorción de polvo de concha de ostra en iones de cobre (Cu2+) e iones de níquel (Ni2+) en una solución acuosa. Los resultados mostraron que la capacidad de adsorción saturada del polvo de concha de ostra para los dos iones metálicos alcanzó 49,26 mg/g y 48,75 mg/g respectivamente.
Ji Lili et al. preparó polvo de concha de mejillón modificado calcinado y lo utilizó para la adsorción y eliminación de iones de cadmio (Cd2+) y iones de plomo (Pb2+) en una solución acuosa. El estudio mostró que después de la calcinación a 1000 ℃, los componentes principales de las conchas de los mejillones se transformaron en óxido de calcio, y en la superficie aparecen nanoporos que miden entre 0,5 nm y 1,1 nm de diámetro, con un área de superficie específica aumentada y un rendimiento de adsorción mejorado.
(3) Tratamiento de aguas residuales de tinte
En el proceso de adsorción de aguas residuales de tinte, las conchas también tienen aplicaciones prometedoras. Chowdhur et al. estudió la adsorción de polvo de conchas de bivalvos sobre colorante verde malaquita en una solución acuosa. La investigación muestra que las moléculas de colorante pueden adsorberse espontáneamente en el polvo de la cubierta al combinarse con los grupos funcionales (-Oh, CO3, -PO4) en la superficie del polvo.
Ma et al. modificó la superficie del polvo de concha con ácido fosfórico para la adsorción del colorante naranja II en agua. Muestra que la modificación con ácido fosfórico mejora el rendimiento de adsorción del polvo de concha, y la capacidad de adsorción saturada del polvo modificado para teñir es de hasta 1017,13 mg/g. La adsorción es un proceso exotérmico espontáneo.

(4) Eliminación de fósforo en agua y desulfuración de gas.
Además, el material de la cubierta también se puede utilizar en la eliminación de fósforo en agua y en la desulfuración de gases. La investigación muestra que la tasa de eliminación de fosfato en el agua por el producto de calcinación de concha de ostra puede alcanzar el 98%, y la tasa de eliminación de dióxido de azufre por el producto de hidratación de calcinación de concha de ostra es más alta que la del producto de hidratación de calcinación de piedra caliza.

2. Aplicación de polvo de cáscara en materiales poliméricos.
Shell es un importante material biológico de carbonato de calcio. Su contenido en carbonato de calcio es de alrededor del 95%. A diferencia del carbonato de calcio mineral, el caparazón contiene aproximadamente un 5% de materia orgánica, como proteínas, quitina y glicoproteínas, lo que hace que el caparazón sea un material compuesto natural que contiene sustancias orgánicas e inorgánicas.
La investigación muestra que la superficie del polvo de la cáscara es rica en grupos orgánicos como los grupos amino e hidroxilo, la superficie del polvo tiene anfifílicos hidrofílicos y lipofílicos, y el polvo tiene baja energía de cohesión. Por lo tanto, en comparación con el relleno de carbonato de calcio mineral tradicional, el carbonato de calcio en la cubierta tiene una mejor compatibilidad con los materiales poliméricos y el rendimiento de dispersión del polvo de la cubierta en la matriz del material polimérico también es mejor.
Por lo tanto, los materiales de la cubierta se pueden usar ampliamente en el campo de la modificación y el procesamiento de materiales poliméricos como los plásticos, y el desarrollo de rellenos poliméricos basados ​​en cubiertas también se ha convertido en una forma importante de promover la utilización de recursos de las cubiertas de desecho.
(1) Aplicación de polvo de cáscara en polipropileno.
Sha et al. descubrió que la adición de polvo de concha de ostra puede mejorar la rigidez, la estabilidad térmica, la ignifugación y las propiedades dieléctricas del polipropileno. Li et al. estudió la influencia del polvo de concha de mejillón sobre el polipropileno como relleno. Los resultados muestran que el polvo de concha de mejillón tuvo un efecto de refuerzo sobre el polipropileno. Cuando la cantidad de relleno es del 3 %, el límite elástico del material compuesto es el más alto, que es un 11,1 % más alto que el del polipropileno puro; el polvo de concha de mejillón también tiene un efecto de nucleación heterogéneo, que puede inducir la formación de cristales de P; En comparación con los compuestos de polipropileno rellenos con relleno de carbonato de calcio industrial tradicional, la tensión de fluencia, el límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura del polipropileno relleno con polvo de cáscara son todos más altos.
(2) Aplicación de polvo de cáscara en ABS
Moustafá et al. hizo una comparación mediante experimentos entre los efectos del polvo de cáscara y el del carbonato de calcio industrial como relleno en las propiedades mecánicas, la estabilidad térmica y las propiedades ignífugas de la resina ABS. Los resultados muestran que la dispersión del polvo de cáscara en la matriz ABS es mejor que la del relleno de carbonato de calcio; la adición de carbonato de calcio reduce la resistencia a la tracción de la resina ABS, mientras que la adición de polvo de cubierta puede mejorar la resistencia a la tracción del ABS, y el alargamiento a la rotura de los compuestos rellenos con polvo de cubierta es mayor que el de los compuestos rellenos de carbonato de calcio; la temperatura de descomposición térmica de la resina ABS se puede aumentar mediante el relleno de polvo de cáscara y carbonato de calcio. La tasa de pérdida de peso térmico de los compuestos rellenos de polvo de cáscara es menor que la de los compuestos rellenos de carbonato de calcio; la resistencia a la llama del polvo de cáscara a la resina ABS es mejor que la del relleno de carbonato de calcio.
(3) Aplicación de polvo de cáscara modificado en polietileno
Shi Jiawei rellenó HDPE con polvo de cáscara modificado con titanato. Se encuentra que las propiedades mecánicas del material compuesto son mejores que las de las materias primas de HDPE. Cuando la dosis de relleno es del 3% en peso, las propiedades mecánicas del material son las mejores, y su resistencia al impacto y alargamiento a la rotura alcanzan 63,5 kj/m2 y 180,2% respectivamente.
(4) Aplicación de polvo de cáscara modificado en campo de caucho.
Yang Ziming y otros fabricaron compuestos de caucho natural/polvo de concha mezclando polvo de concha modificado con titanato con látex de caucho natural. La investigación sobre las propiedades del material muestra que la adición de polvo de cáscara modificado puede mejorar la tensión de tracción constante y la resistencia a la tracción del caucho natural cuando la cantidad de relleno es del 10% en peso. La resistencia a la tracción aumenta de 24,32 MPa a 34,05 MPa.

(5) Aplicación de polvo de cáscara modificado en nylon 6
Liu Yuansen y otros modificaron la superficie del polvo de concha de ostra y el carbonato de calcio con surfactante de silicona amino y los agregaron al nailon 6 como relleno para hacer el compuesto. La investigación muestra que el polvo de cáscara modificado y el carbonato de calcio modificado pueden mejorar la resistencia a la tracción del nailon 6, y el polvo de cáscara modificado tiene un efecto más significativo en las propiedades mecánicas del nailon 6. En comparación con el carbonato de calcio mineral, la composición y propiedades únicas de polvo de cáscara puede mejorar la compatibilidad interfacial con poliolefina, nailon, resina epoxi y otros materiales poliméricos, por lo que tiene una función de modificación y relleno más excelente.

3. Aplicación de polvo de cáscara en el campo de recubrimiento.
El polvo de cáscara puede hacer que el revestimiento tenga propiedades antibacterianas, a prueba de moho y retardantes de llama, y ​​también puede adsorber formaldehído y otros gases tóxicos y nocivos producidos en el revestimiento.
Qin Xiaoyan agregó el polvo compuesto de cáscara/óxido de zinc/dióxido de titanio modificado con estearato de sodio a la poliurea para hacer el revestimiento compuesto. Se encuentra que la adición del polvo compuesto hizo que el recubrimiento de poliurea mostrara propiedades antibacterianas y mejoró su resistencia al agua y sus propiedades anticorrosivas.

4. Aplicación de polvo de concha en campo de pigmentos.
Basado en la propiedad de adsorción del polvo de cáscara, los pigmentos a base de cáscara se pueden hacer cargando colorantes en la superficie del polvo de cáscara.
Ge Liuqin fabricó pigmento multifuncional a base de concha (DPSP) utilizando polvo de concha y tinte rojo directo como materia prima. DPSP tiene una excelente estabilidad térmica y se puede dispersar uniformemente en la matriz de LDPE. Tiene una buena fuerza de interfaz con la matriz y puede colorear uniformemente LDPE. Mientras colorea, la adición de DPSP también puede mejorar el rendimiento del LDPE. La adición de DPSP mejora la procesabilidad y la resistencia al calor del LDPE.

5. Aplicación de polvo de cáscara en el cuidado de la salud y la medicina.
El contenido de carbonato de calcio en la cáscara es de hasta alrededor del 95%. La cáscara se puede convertir directamente en carbonato de calcio después de ser procesada, o se puede usar como fuente de calcio para sintetizar suplementos de calcio como lactato de calcio y gluconato de calcio.
Shell es un material medicinal natural que contiene glicina, arginina, alanina y otros aminoácidos necesarios para el cuerpo humano; El carbonato de calcio puede neutralizar el ácido gástrico. El ion calcio tiene la función de coagulación. También puede regular la acidez y la alcalinidad de la sangre y mejorar la actividad de la ATPasa en las células. El polvo de cáscara modificado también se puede utilizar como vehículo de fármacos.
La estructura de compuesto orgánico-inorgánico natural de la cubierta se puede utilizar en materiales óseos artificiales y tiene una excelente biocompatibilidad y actividad osteogénica.

6. Aplicación de polvo de cáscara en el campo de los agentes antibacterianos.
Después de la calcinación, el componente de la cáscara se transforma de carbonato de calcio en óxido de calcio activo, que tiene actividad antibacteriana. Lin zuopung usó una cubierta de abanico como materia prima y la calcinó a 850 ℃ - 1200 ℃ para hacer un agente antibacteriano. La investigación mostró que la cáscara calcinada tenía un efecto antibacteriano sobre Escherichia coli y Staphylococcus aureus.
Además, el polvo de cáscara también se puede utilizar como vehículo para fabricar el agente antibacteriano compuesto. Qin Xiaoyan calcinó y activó el polvo de concha de ostra a 1100 ℃ para fabricar un agente antibacteriano compuesto de polvo de concha/óxido de zinc/dióxido de titanio mediante el método de coprecipitación. El agente antibacteriano compuesto tiene un efecto antibacteriano evidente sobre Vibrio natrius y Bacillus.
 
7. Aplicación de polvo de cáscara en el campo del catalizador.
El óxido de calcio, el producto calcinado del polvo de cáscara, tiene una gran superficie específica y se puede utilizar en la fabricación de catalizadores.
Chen Jialin y otros utilizaron polvo de concha de mejillón calcinado como materia prima y citrato de sodio como tensioactivo para fabricar un fotocatalizador compuesto de polvo de concha/SnS2 a través de la reacción hidrotermal de tiourea y tetracloruro de estaño. Cuando la proporción de masa de polvo de cáscara a SnS2 fue del 10 %, la eficiencia de degradación del colorante rodamina B fue del 83,33 %.
Además, la cubierta también se puede utilizar para catalizar reacciones como la gasificación de biomasa, la gasificación de carbón y la síntesis de biodiésel.