微波醇热法调控硫酸钙形貌结构实验研究
发布时间：2021-07-05 09:52
硫酸钙（CaSO4,俗称石膏）是地球上储量较大的天然无机矿物之一,在建筑、陶瓷和模具等多个行业有广泛应用。各种工业副产硫酸钙（或石膏渣）产出也日益上升,其堆存构成不小的环境压力。研究硫酸钙矿物材料的相变规律、结构设计和功能化改性对拓展其资源化利用潜力无疑具有十分重要的意义。本论文利用微波醇热体系和螯合剂EDTA与ATMP对二水硫酸钙进行脱水改性和形貌结构调控,探讨了其相变规律和形貌结构调控效果与机理。利用升温重结晶过程改性二水硫酸钙,探索了丙三醇浓度、反应温度、反应时间、悬浮液浓度和升温速率等基本条件对二水硫酸钙相变的影响。结果表明:丙三醇质量浓度为60～70%、反应温度为110℃、反应时间为3小时,DH浓度为1%是本实验的较优条件。若降低丙三醇浓度,则温度或时间要相应提高。较高的升温速率可以促进硫酸钙相变改性。探究了 EDTA对硫酸钙相变和形貌的影响,EDTA与钙离子螯合延缓硫酸钙的相变,并改变晶体形貌。EDTA浓度越高,硫酸钙晶体长径比越小。使用NaCl可以改善EDTA对硫酸钙相变的抑制。微波辐照延缓了硫酸钙的相变,有利于EDTA对硫酸钙晶体形貌结构的调控。EDTA为8mM时,制备...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２原料ＣａＳＯｒ２Ｈ２０晶体的扫描电镜图片??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇?ｃｒｙｓｔａｌ??
ｗｔ°／〇?９９．００?０．００?１?０．０５?０．０３?０．０００?１?０．０００５?０．０５?０．０００５??乙二胺四乙酸二钠（ＮａｄＥＤＴＡ）和氨基三亚甲基膦酸（ＡＴＭＰ）的结构如图２．１所示：??〇??冬?Ｖ。－卜０＂??ＮａＯＯＣＨ２Ｃ＼＾?ｚ＾ＣＨ２ＣＯ〇Ｈ??ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ?－２Ｈ２０??ＨＯＯＣＨ２Ｃ?＇＾ＣＨ２ＣＯＯＮａ??５??图２．１?Ｎａ２ＥＤＴＡ和ＡＴＭＰ的结构图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｎａ】ＥＤＴＡ?ａｎｄ?ＡＴＭＰ??原料二水硫酸耗（ＣａＳ０４－２Ｈ２Ｏ）的性质及物相成分分析如图２．２？２．４所示。??由图２．１显示的形貌看，二水硫酸钙原料是大小不一、大体为单斜晶条片状晶体。??由图２．２显承的二水硫酸钙的ＸＲＤ分析可以看到，图像中出现的几个主要衍射??峰都是二水硫酸钙的特征峰。图２．３为原料在常温至４０（ＴＣ温度区间的ＴＧ－ＤＳＣ??分析曲线，样品在１４０°Ｃ有一个明显吸热峰，对应二水硫酸钙失去１．５个结晶水，??在１６３°Ｃ有一个较小的吸热封，对应二水硫酸钙继续失去剩下的０．５个结晶水。??从ＴＧ变化显示，原料的失水率为２０．４２°／。，，与二水硫酸钙的结晶水质量含量??一致。??图２．２原料ＣａＳＯｒ２Ｈ２０晶体的扫描电镜图片??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇?
０?５０?１?００?１?５０?２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０??Ｔｃｍ?ｐ（°Ｃ）??图２．４?ＣａＳ０ｖ２Ｈ２Ｏ原料的ＴＧ－ＤＳＣ热分析曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?ＴＧ－ＤＳＣ?ｔｈｅｒｍａｌ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇??２．２仪器和设备??实验主要设备见表２．４。??表２．４主要设备与仪器一览??Ｔａｂｌｅ?２．４?Ｌｉｓｔ?ｏｆ?ｍａｊｏｒ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ??仪器?型号，产地?用途??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国石膏建材“十二五”发展情况及“十三五”展望[J]. 张欢. 硫酸工业. 2017(05)
[2]升温重结晶过程中硫酸钙晶须的形貌控制及其生长机理[J]. 丁润梅,杨柳春,黄妍,张俊丰. 人工晶体学报. 2015(07)
[3]磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状[J]. 董超颖,孙振平. 粉煤灰综合利用. 2014(04)
[4]联产硫酸和水泥仍然是解决磷石膏问题的有效途径[J]. 丁竑广,丁汝斌,杨兴志,俞德田. 硫酸工业. 2011(04)
[5]微波化学中微波的热与非热效应研究进展[J]. 马双忱,姚娟娟,金鑫,崔基伟,马京香. 化学通报. 2011(01)
[6]柠檬酸钠对半水硫酸钙晶须形貌的影响[J]. 王宇斌,刘福玲,汪潇,杨留栓,袁致涛,韩跃新. 化工矿物与加工. 2010(07)
[7]水热法制备硫酸钙晶须及其结晶形态的研究[J]. 王力,马继红,郭增维,董保生,王高敏. 材料科学与工艺. 2006(06)
[8]多氨基多醚基亚甲基膦酸的合成及其阻垢机理的MD模拟[J]. 雷武,张曙光,夏明珠,王风云. 化学学报. 2006(12)
[9]硫酸钙晶须改性双马来酰亚胺树脂摩擦磨损性能的研究[J]. 胡晓兰,余谋发. 高分子学报. 2006(05)
[10]硬石膏改性研究[J]. 方胜强,陈吉春,徐玉萍. 上海建材. 2005(04)
博士论文
[1]有机小分子调控磷酸钙晶体生长研究[D]. 肖东琴.西南交通大学 2015
[2]α半水石膏亚稳定特性及其在醇水溶液中的结晶规律及颗粒特性[D]. 蒋光明.浙江大学 2015
[3]磷石膏基胶凝材料的制备理论及应用技术研究[D]. 茹晓红.武汉理工大学 2013
[4]硫酸钙晶须的水热制备工艺及定向生长机理研究[D]. 罗康碧.昆明理工大学 2011
硕士论文
[1]磷石膏基醇—水热法制备大长径比改性硫酸钙晶须研究[D]. 何花.西南科技大学 2014
[2]重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能研究[D]. 陈晓娟.湘潭大学 2013
本文编号：3265850
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２原料ＣａＳＯｒ２Ｈ２０晶体的扫描电镜图片??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇?ｃｒｙｓｔａｌ??
ｗｔ°／〇?９９．００?０．００?１?０．０５?０．０３?０．０００?１?０．０００５?０．０５?０．０００５??乙二胺四乙酸二钠（ＮａｄＥＤＴＡ）和氨基三亚甲基膦酸（ＡＴＭＰ）的结构如图２．１所示：??〇??冬?Ｖ。－卜０＂??ＮａＯＯＣＨ２Ｃ＼＾?ｚ＾ＣＨ２ＣＯ〇Ｈ??ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ?－２Ｈ２０??ＨＯＯＣＨ２Ｃ?＇＾ＣＨ２ＣＯＯＮａ??５??图２．１?Ｎａ２ＥＤＴＡ和ＡＴＭＰ的结构图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｎａ】ＥＤＴＡ?ａｎｄ?ＡＴＭＰ??原料二水硫酸耗（ＣａＳ０４－２Ｈ２Ｏ）的性质及物相成分分析如图２．２？２．４所示。??由图２．１显示的形貌看，二水硫酸钙原料是大小不一、大体为单斜晶条片状晶体。??由图２．２显承的二水硫酸钙的ＸＲＤ分析可以看到，图像中出现的几个主要衍射??峰都是二水硫酸钙的特征峰。图２．３为原料在常温至４０（ＴＣ温度区间的ＴＧ－ＤＳＣ??分析曲线，样品在１４０°Ｃ有一个明显吸热峰，对应二水硫酸钙失去１．５个结晶水，??在１６３°Ｃ有一个较小的吸热封，对应二水硫酸钙继续失去剩下的０．５个结晶水。??从ＴＧ变化显示，原料的失水率为２０．４２°／。，，与二水硫酸钙的结晶水质量含量??一致。??图２．２原料ＣａＳＯｒ２Ｈ２０晶体的扫描电镜图片??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇?
０?５０?１?００?１?５０?２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０??Ｔｃｍ?ｐ（°Ｃ）??图２．４?ＣａＳ０ｖ２Ｈ２Ｏ原料的ＴＧ－ＤＳＣ热分析曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?ＴＧ－ＤＳＣ?ｔｈｅｒｍａｌ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｆ?ＣａＳ〇４＊２Ｈ２〇??２．２仪器和设备??实验主要设备见表２．４。??表２．４主要设备与仪器一览??Ｔａｂｌｅ?２．４?Ｌｉｓｔ?ｏｆ?ｍａｊｏｒ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ??仪器?型号，产地?用途??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国石膏建材“十二五”发展情况及“十三五”展望[J]. 张欢. 硫酸工业. 2017(05)
[2]升温重结晶过程中硫酸钙晶须的形貌控制及其生长机理[J]. 丁润梅,杨柳春,黄妍,张俊丰. 人工晶体学报. 2015(07)
[3]磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状[J]. 董超颖,孙振平. 粉煤灰综合利用. 2014(04)
[4]联产硫酸和水泥仍然是解决磷石膏问题的有效途径[J]. 丁竑广,丁汝斌,杨兴志,俞德田. 硫酸工业. 2011(04)
[5]微波化学中微波的热与非热效应研究进展[J]. 马双忱,姚娟娟,金鑫,崔基伟,马京香. 化学通报. 2011(01)
[6]柠檬酸钠对半水硫酸钙晶须形貌的影响[J]. 王宇斌,刘福玲,汪潇,杨留栓,袁致涛,韩跃新. 化工矿物与加工. 2010(07)
[7]水热法制备硫酸钙晶须及其结晶形态的研究[J]. 王力,马继红,郭增维,董保生,王高敏. 材料科学与工艺. 2006(06)
[8]多氨基多醚基亚甲基膦酸的合成及其阻垢机理的MD模拟[J]. 雷武,张曙光,夏明珠,王风云. 化学学报. 2006(12)
[9]硫酸钙晶须改性双马来酰亚胺树脂摩擦磨损性能的研究[J]. 胡晓兰,余谋发. 高分子学报. 2006(05)
[10]硬石膏改性研究[J]. 方胜强,陈吉春,徐玉萍. 上海建材. 2005(04)
博士论文
[1]有机小分子调控磷酸钙晶体生长研究[D]. 肖东琴.西南交通大学 2015
[2]α半水石膏亚稳定特性及其在醇水溶液中的结晶规律及颗粒特性[D]. 蒋光明.浙江大学 2015
[3]磷石膏基胶凝材料的制备理论及应用技术研究[D]. 茹晓红.武汉理工大学 2013
[4]硫酸钙晶须的水热制备工艺及定向生长机理研究[D]. 罗康碧.昆明理工大学 2011
硕士论文
[1]磷石膏基醇—水热法制备大长径比改性硫酸钙晶须研究[D]. 何花.西南科技大学 2014
[2]重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能研究[D]. 陈晓娟.湘潭大学 2013
本文编号：3265850
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