熔盐中杂质离子对玻璃离子交换的影响

本文研究了化学增强玻璃用KNO_3熔盐中常遇到的杂质离子Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对离子交换的影响。实验结果表明,三种离子中Ca~(2+)的影响最大,虽然含量很少,也会强烈削弱增强效应。Mg~(2+)的影响逊于Ca~(2+)。而Na~+比上述二价离子的浓度大几倍到十几倍,才明显地削弱增强效应。     

熔盐成份对离子交换增强的影响

玻璃的离子交换增强技术自出现至今已有20多年的历史,对高温型、低温型和电场辅助离子交换技术,扩散及应力形成机制已有大量研究文章发表.对于如何加速离子交换,缩短交换时间,提高玻璃强度,降低成本,一直是近年来的重要研究课题.由于在熔盐中加入添加剂的方法最为简便,故研究最多.添加剂的主要作用为:1、消除Na~+、ca~(++)等杂质离子的影响;2、使网络开放,加速K~+的扩散.     

Li_2O(Na_2O)-BaO-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2玻璃与NaNO_3熔盐之间的离子交换

用电子探针研究了在低于玻璃转变温度以下NaNO_3熔盐和(20-x)Li_2O·xNa_2O·5BaO·15B_2O_3·(10+y)Al_2O_3·(50-y)SiO_2玻璃之间的离子交换。当存在有大量NaNO_3熔盐时,玻璃表面上离子交换的动力学平衡可在极短的时间内建立,并能表达为在表面交换离子的浓度比。在玻璃应变温度以上,由Boltzmann-Matano方法得到的互扩散系数取决于玻璃中氧化钠浓度,显示类似混合碱或混合位效应,并随长时间的离子交换而降低。低于玻璃应变温度,互扩散系数几乎不依赖玻璃中的氧化钠浓度,而略随离子交换时间增加而增大。     

K2SiO3对钠铝硅系化学钢化玻璃性能的影响

使用离子交换法制备钠铝硅系玻璃,主要研究在经过不同K_2SiO_3含量的离子交换后的玻璃在性能上的区别。本文测试了K~+、Na~+的分布情况,表面应力及应力层深度,弯曲强度,弹性模量,并计算出K~+、Na~+的离子扩散系数和K~+、Na~+的扩散活化能。结果表明:经过离子交换后,玻璃的弯曲强度和Weibull模量等性能均得到显著提高。在380℃,经过12 h的离子交换,在K_2SiO_3含量(质量分数)为2%时,K~+扩散系数为0.8411×10~(-15) m~2/s,K~+扩散活化能为140.398 0 kJ/mol;Na~+扩散系数为5.385 7×10~(-15) m ~2/s,Na~+扩散活化能为130.322 5 kJ/mol,有利于K~+、Na~+的扩散。总体上,Na~+的扩散系数远大于K~+的扩散系数,Na~+的扩散活化能小于K~+的扩散活化能。     

磷酸盐激光玻璃离子交换动力学研究

对Li2O质量分数不同的磷酸盐激光玻璃进行了离子交换实验,并研究了熔盐中K+及Na+在玻璃中的扩散动力学。使用波分散光谱(WDS)技术分析了K+及Na+在玻璃中的扩散深度,并研究了两种离子在玻璃中的离子扩散系数和扩散活化能。实验结果表明,玻璃中Li2O质量分数较高时,K+及Na+在玻璃中的扩散深度较大;混合碱效应导致离子的扩散系数降低。     

离子交换法及其应用(三) 第三章 应用

§1.概述树脂广泛应用于各学科领域及工业生产中。就其作用分,大致可分为下列几种情况: 1.离子性杂质的除去离子性杂质能用离子交换树脂交换吸附除去。在一般情况下,溶液中的杂质离子有阳离子与阴离子两类,需联合使用H-型阳离子交换树脂与HO~-型阴离子交换树脂,将阳离子与阴离子同时除去(如制纯水、非电解质溶液中除离子),这通常叫做脱盐、去离子或去矿质。若杂质离子无需除尽时,叫做部分脱盐;另一情况是杂质只有一种离子(如KNO_2中混有KNO_3,杂质为NO_3~-离子),只需用一种离子交换树脂除去。除离子性杂质时,树脂型式的选择应依据     

新型硫卤玻璃GeS2-Ga2S3-AgX(X=Cl,Br,I)中的K+-Ag+离子交换

以油酸钾为熔盐,GeS2-Ga2S3-AgX(X=Cl,Br,I)玻璃为基玻璃,在270℃的环境温度下,以氮气作为保护气氛,成功地进行了K -Ag 离子交换。在50GeS2-25Ga2S3-25AgI玻璃中,K 离子的交换深度可达256μm,并对交换深度、离子扩散系数以及离子浓度之间的规律进行了初步研究。通过离子交换研究,为制备硫卤玻璃光波导奠定了基础,并可以进一步拓宽硫卤玻璃的应用前景。     

微通道板热加工过程中芯皮玻璃界面的成分扩散

通过扫描电子显微镜、质量能谱仪和原子力显微镜测试了微通道板单丝、复丝及坯板中芯皮玻璃界面的成分和结构形貌,并分析了其变化趋势。采用压片法模拟了不同热加工条件下芯皮玻璃界面的状态,测试并分析了工艺参数变化对界面成分扩散能力和表面形貌的影响。结果表明:微通道板芯皮玻璃界面的Si~(4+)、Bi~(3+)、Pb~(2+)、Ba~(2+)、La~(3+)离子的界面扩散能力强,O~(2-)、K~+离子在界面处的扩散能力弱。界面处的离子进行芯皮玻璃间的相互扩散,其中Bi~(3+)的扩散甚至可渗透微孔间最薄处的皮玻璃层,而扩散能力的差异致使微孔表面玻璃成分呈现不均匀分布。界面的扩散能力受到温度和压力的影响,并随温度的提高和压力的增加而增强。微通道板微孔内壁表面的粗糙度随芯皮玻璃界面的扩散增强而增大,酸蚀剥离芯玻璃后的皮玻璃表面出现岛状结构,这种岛状颗粒在光纤拉制时就己经在界面处形成,表明芯皮玻璃界面的扩散存在相互反应扩散。     

离子选择性电极在电镀溶液分析中的应用

目前国内外已研制和生产了不少离子选择性电极,用来测定如Na~+、K~+、Ca~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、和Ni~(2+)等一价和二价阳离子、F~-、Cl~-、Br~-、I~-、NO~-、ClO_4~-、SoO_4~(2-)、PO_4~(3-)等阴离子,以及糖精等有机物质的浓度。该方法设备简单     

熔盐添加剂对玻璃离子交换和增强的影响

在工业纯KNO3中分别添加KOH,K3PO4,K2CO3,K2SiO3与Al2O3的混合物,研究了熔盐添加剂对浮法玻璃离子交换和增强的影响.用电子探针测试了玻璃表而的K+浓度;测定了样品的表面应力、弯曲强度和显微硬度.结果表明:上述添加剂町以增加离了交换层深度,缩短离子交换时间,明显提高玻璃的力学性能,其增强效果与分析纯KNO3的增强效果相当,甚至比后者好:在交换温度为450℃下,玻璃交换层厚度大于29μm,玻璃的力学性能为:表面应力>480MPa,弯曲强度>400MPa.显微硬度为6.49GPa.     

离子交换增强玻璃的若干工艺问题

本文报道了适合于工业生产的化学增强玻璃成分和工艺。系统研究了玻璃成分、工艺和盐浴中添加剂对玻璃的熔制和强度的影响。玻璃的熔制温度不高于1530℃,处理时问仅为1.5小时。玻璃的平均抗折强度可达90公斤/毫米~2,磨伤强度不低于36公斤/毫米~2。 本文还应用电子探针测定了K~+离子浓度分布,并计算了不同交换层厚度的D,确定了K~+=Na~+交换有明显的双碱效应。应用红外光谱探讨了玻璃表面结构,并初步解释了该玻璃表面磨伤敏感程度下降的原因。     

关于玻璃化学钢化问题的探讨

化学钢化(Chemically strengthening)是以离子交换原理为基础进行的,包括高温型(Li~ 置换Na~ )和低温型(K~ 置换Na~ 等).前者是Stooky在1962年提出的;后者是Kistler同年在杂志上发表的.英国最早出现了有关离子交换的专利.1975年Tarai及Erishat分别发表的专作中涉及到离子交换.以后太田博纪的文章叙述了玻璃中的离子交换.这些文献着重离子扩散的理论探讨,实际应用叙述较少.国内也发表了一些综述性文章.到目前为止,我们看到文献约有八十多篇专利有六十多份.因目前国内广泛应用为低温型离子交换,故本文也侧重K~ -Na~ 离子交换增强,结合文献及我们的研究工作,就国内文献中,较少谈到的问题,加以探讨.     

杂质SO_4~(2-)对Solar Salt熔盐热物性的影响及分析

在太阳能光热发电领域,Solar Salt(60%NaNO_3-40%KNO_3,以质量分数计)混合熔盐作为传蓄热介质应用较为广泛。硝酸盐在生产过程中,会夹带部分杂质离子,其中以SO_4~(2-)最为常见。为了研究杂质离子SO_4~(2-)对Solar Salt混合熔盐体系热物性及结构的影响,以质量比为6∶4的NaNO_3/KNO_3的混合熔盐为基础,向其中添加SO_4~(2-),对不同SO_4~(2-)含量的混合硝酸熔盐进行DSC-TG和XRD分析。结果表明,杂质离子SO_4~(2-)对Solar Salt混合熔盐熔点和相变潜热影响较小,上限温度轻微降低,热稳定性变差;XRD结果表明,在混合熔盐冷却时,SO_4~(2-)优先与Na~+结合。     

第二步离子交换时间对钠铝硅系统力学敏感玻璃的影响

采用低温型两步离子交换法对钠铝硅系统玻璃进行钢化处理制备出工程应力玻璃(ESP玻璃).第一步钢化采用长时间高温处理,第二步钢化采用短时间低温处理.研究了钢化玻璃中第二步钢化处理的交换时间对弯曲强度,Weibull模数,K+、Na+离子扩散等的影响.结果表明:随着第二步交换时间延长,弯曲强度和Weibull模数先增加后下降,在30 min时达到最大值.K+离子富集峰位置逐渐向玻璃内部移动,Na+离子富集峰位置逐渐增大,宽度也逐渐增大.ESP玻璃较一步钢化玻璃有更高的弯曲强度,钾离子富集峰位置更深.     

Na+浓度对化学增强钠铝硅酸盐玻璃性能的影响

熔盐中少量的Na⁺并不会对玻璃的离子交换效果产生明显影响,但当熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的性能开始受到影响。本文采用一步法离子交换工艺研究了熔盐中Na⁺浓度对不同厚度化学增强钠铝硅酸盐玻璃表面压应力、应力层深度和弯曲强度等性能的影响。研究表明:熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的表面压应力、弯曲强度下降;弯曲强度下降最多可达175 MPa,此时玻璃的表面压应力下降了57.4 MPa;熔盐中Na⁺浓度变化未对化学增强钠铝硅酸盐玻璃的应力层深度和可见光透过率产生明显影响。     

提高Na_2O-TiO_2-SiO_2系玻璃化学稳定性的研究

在探讨Na_2O-TiO_2-SiO_2 系玻璃组成对其性质、结构影响的基础上,研究了提高该系玻璃的化学稳定性问题,通过X射线微电子探针测定水侵蚀该系玻璃的表面成分变化;离子选择电极法和分光光度法测定水侵蚀物中微量K~+、Na~+、Ti~(4+)离子的量,阐明了水侵蚀该系玻璃的机理,认为主要是由R~+离子扩散及与H~+离子交换作用控制其侵蚀过程。研究和讨论了混合碱效应对该系玻璃化学稳定性的影响及应用,以及二氧化钛在该系玻璃中及玻璃表面层的结构状态。发现在较多量碱金属氧化物情况下(含21％),当R_2O/TiO_2?1、K_2O/Na_2O?2.5、TiO_2/SiO_2?0.4时,可以得到具有实用价值的高化学稳定性的15K_2O·6Na_2O·26TiO_2·53SiO_2稳定玻璃。     

硅酸盐玻璃中Zn、Cd、Sr、Pb、Ba二价离子的扩散

本文研究了zn、Cd、Sr、Pb、Ba两价离子在580—640℃下由卤化物和硝酸盐到Na_2O-Al_2O_3-CaO-SiO_2玻璃中的扩散。这些离子在玻璃表面的扩散浓度由离子探针测定。结果表明二价离子的扩散系数(D)、频率因子(D_0)和活化能(E)与其离子半径有关。扩散系数随离子半径的增加而减少,排列成D_(zn)>D_(cd)>D_(sr)>D_(Pb)>D_(Ba),但二价离子的活化能和频率因子随离子半径的增加而增加。本文还讨论了离子场强和极化对扩散的影响。     

国产大孔型螯合树脂D—412试用总结

离子膜工艺的一个主要特点,是对二次盐水的质量要求相当高,除了对盐水浓度、温度、pH值有较高的要求外,对盐水中的二价金属阳离子的含量有特别的要求。离子膜工艺制碱法要求盐水内含二价金属阳离子总量在50pph以下,其中主要是Ca~(2+)、Mg~(2+)、Sr~(2+)等。实际工业生产中,一般均控制在20pI)b以下。如此高要求,不能采用传统的盐水精制法除去杂质离子。为了达到此要求,各国目前均采用离子交换树脂,对盐水进行二次精制处理,通过离子交换的方法     

离子交换对磷酸盐玻璃表面裂纹扩展的影响

采用LiNO3和NaNO3混合熔盐在250℃对N31型磷酸盐玻璃表面进行离子交换处理,研究了小离子交换大离子对玻璃表面和亚表面裂纹的扩张作用.利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对离子交换前后玻璃表面形貌和成分进行了测试,根据有限源扩散动力学和离子交换表面应力分布理论,分析了离子交换时间和H2O对裂纹扩张的影响.结果...     

几种离子交换树脂对电镀废水中Ni~(2+)的吸附性能评价

为提高离子交换树脂对电镀废水中镍离子的去除效率,选用732、D751和CH-90Na三种离子交换树脂吸附电镀废水中Ni⁽²⁺⁾,考察了pH、温度和杂质离子强度的影响,评价其吸附性能。结果表明,3种离子交换树脂吸附Ni(2+),考察了pH、温度和杂质离子强度的影响,评价其吸附性能。结果表明,3种离子交换树脂吸附Ni⁽²⁺⁾的最佳pH为5～6,温度对732、D751型树脂的影响较小,杂质离子对732型树脂吸附容量影响较大,D751、CH-90Na型树脂对Ni(2+)的最佳pH为5～6,温度对732、D751型树脂的影响较小,杂质离子对732型树脂吸附容量影响较大,D751、CH-90Na型树脂对Ni⁽²⁺⁾具有更高的选择性。改变初始浓度和吸附反应时间,探究了3种离子交换树脂的吸附等温线和吸附动力学过程,发现3种离子交换树脂均符合Langmuir吸附等温线,且均符合准二级动力学方程,说明其对Ni(2+)具有更高的选择性。改变初始浓度和吸附反应时间,探究了3种离子交换树脂的吸附等温线和吸附动力学过程,发现3种离子交换树脂均符合Langmuir吸附等温线,且均符合准二级动力学方程,说明其对Ni⁽²⁺⁾的吸附属于单分子层吸附和定点吸附、吸附过程主要是离子交换控制的,D751型树脂饱和吸附容量最大且为123.9 mg/g。综合考虑,D751型树脂可以作为处理含镍废水的最佳离子交换树脂。