草酸钠对半水硫酸钙晶体稳定性的影响

以半水硫酸钙为原料、草酸钠为稳定剂,在反应温度为100 ℃、反应时间为20 min条件下,考察添加草酸钠对于半水硫酸钙保持稳定性的影响。采用XRD、TG和离子束切割晶体结合SEM-Mapping等手段对产物进行表征。实验结果表明：随着草酸钠添加量的增加,半水硫酸钙稳定时间不断延长,在草酸钠添加量（质量分数）为2.5%时,半水硫酸钙稳定时间最长,达到120 min。表征结果证明了CaC₂O₄·H₂O完全包覆半水硫酸钙,其作用机制是由于草酸钠在水中电离出C₂O₄^2-与Ca²⁺发生沉淀反应,在半水硫酸钙表面生成CaC₂O₄·H₂O沉淀,从而提高了半水硫酸钙在水中的稳定性。     

金属离子对水热法制备半水硫酸钙晶须的形貌及粒径的影响

以二水硫酸钙为原料,采用水热法制备了半水硫酸钙晶须。通过单因素实验得出制备半水硫酸钙晶须的较优工艺条件为：反应温度120℃、料浆质量分数2%、反应时间2h、搅拌速度200r/min,此时所得晶须产物平均直径2.4μm,长径比103.9,晶须呈长针状、规则统一,分散性好。探讨了K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺对较优工艺条件下制备的半水硫酸钙晶须形貌及粒径的影响,结果表明：金属离子对晶须产物形貌及粒径有显著影响。其中低浓度的Mg²⁺、Cu²⁺有助于获得小直径、高长径比的晶须产物;Al³⁺、Fe³⁺对晶须的生长有较强的抑制作用,特别是低浓度的Al³⁺、Fe³⁺使得晶须的形貌发生明显的变化,导致长径比较低;除K⁺外,金属离子浓度越高,所得晶须产物直径越大,长径比越小,并发生团聚现象,晶须由针状变为短棒状,分散性变差。同时探讨了金属离子的作用机理。     

氯盐体系下阳离子对脱硫石膏晶须水热结晶的影响及其机理

为探索阳离子对水热制备脱硫石膏晶须结晶调控的影响,本文以预处理后的脱硫石膏为原料,NaCl、CuCl₂、AlCl₃为添加剂采用水热法制备脱硫石膏晶须,重点研究Cl^-存在条件下阳离子对脱硫石膏晶须结晶的影响及其作用机理。结果表明,Na⁺、Cu²⁺、Al³⁺对脱硫石膏晶须的显微结构、长径比和品质均有一定的影响,其中Cu²⁺影响最为显著。Cu²⁺可在晶须的(200)、(400)和(020)晶面发生化学吸附形成CuSO₄膜层,使其径向生长受阻;同时,少量Cu²⁺可取代Ca²⁺,促进Ca²⁺的去溶剂化,使晶须长径比增大至200。Na⁺和Al³⁺均通过物理吸附作用于脱硫石膏晶须(200)、(400)和(020)晶面而阻碍其径向生长。此外,Al³⁺与溶液中的OH^-通过羟基化反应生成Al(OH)²⁺和Al(OH)₂⁺,吸附在带负电的(200)、(400)和(020)晶面,降低这些晶面的表面能,从而促进脱硫石膏晶须沿c轴生长。     

同离子效应对半水硫酸钙形貌的调控机理

以生石膏为原料,利用钙离子的同离子效应对水热法制备半水硫酸钙晶体形貌进行调控。采用扫描电镜(SEM)对晶体产品进行了表征,并通过溶液化学、电导率、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能谱仪(EDS)等方法研究了钙离子影响半水硫酸钙形貌的作用机理。结果表明,钙离子的同离子效应对半水硫酸钙晶体的形貌有明显的调控作用,随着其用量增大,可使晶体形貌由纤维状转变为柱状、板状和颗粒状。钙离子调控晶体形貌的原因在于:钙离子的同离子效应可明显减弱溶液电导率的增大速率,进而抑制二水硫酸钙的溶解。此外,过量的钙离子还会吸附在晶体表面,使半水硫酸钙晶体C轴方向生长受到阻碍,进而导致半水硫酸钙晶体形貌发生变化。研究可为提高半水硫酸钙晶须生产质量提供一定理论依据。     

苯丙共聚物改性硫铝酸钙胶结料-无水石膏复合体系的水化

采用量热仪、X射线衍射仪、热重、扫描电镜、电感耦合等离子光谱等方法研究了苯丙共聚物（SA）对硫铝酸钙胶结料-无水石膏复合体系早期水化的影响。结果表明:SA会延缓水化进程,减少水化加速期钙矾石（AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）和Al（OH）₃ （AH₃）含量,促进AH₃与石膏和氢氧化钙反应生成AFt,并促进水化后期AFt向AFm转变。同时,SA会迅速降低体系孔溶液的表面张力,随着水化反应进行表面张力趋于稳定;SA也提高了孔溶液的p H值,增大OH^–浓度,影响了体系中Ca²⁺、SO₄^2–和[Al（OH）₄]^–的浓度和比例,减小水化初期水化产物的离子浓度积,降低水化产物析出速率,进而延缓水化进程、减少水化产物。     

阴离子对Mg(OH)2晶体生长及形貌的影响机理

以轻烧粉、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵、硫酸铵为原料,氨气为沉淀剂,采用氨循环法制备氢氧化镁晶体,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对其进行表征分析。采用Materials Studio分子模拟软件中的CASTEP模块,计算了Cl^-、NO₃^-、CH₃COO^-对氢氧化镁晶体（001）、（101）晶面生长的影响。结果表明,采用不同的镁盐得到不同形貌的氢氧化镁晶体阴离子电负性越大,对晶体形貌影响越小;Mg（OH）₂晶体的（001）、（101）晶面能量与布居数分析表明,Cl^-、NO₃^-、CH₃COO^-使晶体的（001）、（101）面的表面能增大、Fermi能级减小,阴离子与（001）、（101）晶面之间形成新的具有微弱共价性的离子键,影响晶体晶面的生长。理论计算较好地解释了不同形貌的氢氧化镁晶体的形成原因。     

由盐酸法浸出磷矿的氯化钙溶液制备CaSO4·2H2O晶须

建立了以盐酸法磷酸产生的氯化钙溶液为原料,在常压、较低温条件下（T<90 ℃）制备硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）晶须的方法。考察了不同晶形控制剂对所制备CaSO₄·2H₂O晶须的形貌和长径比的影响,并利用扫描电镜和X射线衍射对样品做了分析和表征。筛选并确定了十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）为较适宜的晶形控制剂,通过对DTAB用量、反应温度、Ca²⁺浓度等条件的优化,确定最佳的工艺条件：DTAB用量为3%（质量分数）、反应温度为90 ℃、Ca²⁺浓度为0.1 mol/L、反应时间为25 min、钙硫比（钙离子与硫酸的物质的量比）为1:1.1。此条件下,所制备的CaSO₄·2H₂O晶须长径比可达130,晶须沿平行于（040）晶面的法线方向优先生长,样品的（020）、（040）晶面衍射峰的相对强度明显增强,并依据螺旋生长定理对晶形控制剂作用机制做了初步探讨。     

杂质离子对MgCl2和CO2反应-萃取-醇析耦合过程的影响

通过反应-萃取-醇析耦合过程，将MgCl₂和CO₂制备成碳酸镁和氯化氢气体是盐湖老卤资源化利用的有效途径。系统地研究了老卤中Na⁺、K⁺、Ca²⁺对MgCl₂和CO₂反应-萃取-醇析耦合过程得到的固体产物晶型晶貌的影响。结果表明，Na⁺和K⁺对耦合过程的影响相似，固体产物均为高纯棒状三水碳酸镁（MgCO₃·3H₂O），且Na⁺和K⁺均能选择性吸附在MgCO₃·3H₂O晶体的轴面（101），阻碍该晶面的生长，使得棒状MgCO₃·3H₂O直径变小；Ca²⁺对反应-萃取-醇析耦合过程有不利的影响，由于CaCl2能参与反应，生成球状无定形纳米钙镁碳酸盐，使得三水碳酸镁纯度降低。     

氢氧化钠溶液中氢氧化镁的水热改性

考察了团聚态氢氧化镁在氢氧化钠溶液中的水热改性行为，分析了氢氧化钠浓度与水热产物形貌、结构与分散性的关系. 水热改性后氢氧化镁晶体的生长方向发生变化，特征衍射峰强度I(001)/I(101)比值明显变大，产物形貌规则、大小均匀、比表面积小、分散性好. 实验条件(1~5 mol/L NaOH)下，氢氧化钠浓度越高，水热改性效果越显著. 热力学计算结果表明，Mg(OH)2-NaOH-H2O体系中，OH-浓度远高于可溶性含镁组份[Mg(OH)2(aq), MgOH+, Mg2＋]的浓度，高浓度氢氧化钠体系中氢氧化镁水热改性效果的强化可归因于OH-浓度的增加.     

水热法改性工业级Mg（OH）2晶体形貌研究

以工业级Mg（OH）2为原料,应用水热技术对Mg（OH）2晶体形貌和颗粒尺寸进行改性。考察了水、乙醇和尿素3种水热溶剂对Mg（OH）2晶体的影响。通过扫描电镜（SEM）表征可知,3种水热溶剂在一定程度上都可以改善工业级薄片状Mg（OH）2晶体的形貌和团聚状态。尤其是尿素对Mg（OH）2改性效果最为明显,在250℃下改性可以得到尺寸在10μm．形貌非常规整的立方体晶体。     

盐酸法磷酸萃取相的洗涤和磷酸反萃取过程初探

研究了从以磷酸三丁酯（TBP）为主的萃取相中反萃取磷酸的过程,考察了一步法流程（以硫酸溶液通过沉淀反应去除磷酸萃取有机相中氯化钙的同时反萃取磷酸）以及二步法流程（先以硫酸沉淀反应去除氯化钙,后用去离子水反萃取磷酸）所得的反萃磷酸的净化效果。结果表明,采用一步法时,反萃取磷酸的品质受到硫酸钙溶解平衡的影响,钙含量较高;而采用二步法时,反萃磷酸中氯化钙的质量分数可降低至0.002 7%以下,n（磷酸）/n（钙离子）提升了65倍以上,但有机相中磷酸的洗损为20%左右;利用聚焦光反射测量技术（FBRM）对洗涤过程中硫酸钙在有机相中的结晶过程进行了在线监测,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对副产硫酸钙的晶体形貌和物相组成进行了分析,结果表明实验条件下洗涤10 min时,体系中的Ca²⁺生成半水石膏（CaSO₄·0.5H₂O）。计算表明,该盐酸法磷酸工艺洗涤过程中副产石膏值（以二水硫酸钙计）仅为二水硫酸法的8.7%,显著降低了湿法磷酸过程中的石膏处理量。     

酸性废水体系中硫酸钙反应结晶过程研究(英文)

The present work focused on the recycle of the sulfate and the metal ions from acidic wastewater dis charged by nonferrous metallurgical industry. The effects of the temperature, the reactant concentration, the stirring speed and the metal ions on the reactive crystallization process of calcium sulfate between sulfuric acid and lime were systematically investigated. The morphology of the precipitated crystals evolved from plateletlike and nee dlelike shape to rodlike shape when the temperature was increased from 25 to 70 ℃. An increase in the agglom.     

硫酸铵法硝酸磷肥生产高品质硫酸钙工艺研究

研究了昆阳磷矿的硝酸酸解液与硫酸铵反应制备硫酸钙的工艺条件,分别研究了硫酸铵用量、硫酸铵质量分数、温度、加料时间、反应时间对晶体大小和共晶磷含量的影响。确定了结晶过程适宜的工艺条件：硫酸铵用量为理论用量的110%、硫酸铵质量分数为30%、反应温度为90 ℃、加料时间为20 min、反应时间为2 h。在此工艺条件下得到磷质量分数为0.179%、氟质量分数为0.06%的半水和二水混合晶型的硫酸钙结晶,该硫酸钙具有晶体粗大整齐、过滤强度高的优点。     

轻烧粉蒸氨液中杂离子对氢氧化镁晶体的影响

以轻烧粉精制液和氨气为原料,研究了蒸氨精制液中杂质离子对氢氧化镁形貌的影响。选取阳离子NH4+、Ca2+和阴离子SO42-作为研究对象,考察了其对氢氧化镁的形貌和颗粒大小的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和激光粒度仪对产品进行表征。结果表明,NH4+、Ca2+对氢氧化镁产品的性能影响较小,而SO42-对氢氧化镁产品的形貌和粒径影响较显著。并利用氯化钡除去溶液中的SO42-,比较未除硫、除硫后与用纯氯化镁制备的产品的差别。     

碱金属掺杂硫酸钙短晶的常压水热法合成与热稳定性分析

以磷石膏为原料,采用常压水热法,在Ca2+、Na+、K+氯化物电解质溶液体系中制备了硫酸钙晶须.研究了产物硫酸钙的晶体形貌、晶体结构、受热失水温度和晶体生长控制机理.结果表明:在10wt%~30wt%Ca2+、Na+、K+的氯化物电解质溶液,水热结晶产物形貌均为长径比范围在3~7的短晶.其中,在Ca2+、Na+、K+氯化物体系下,磷石膏分别转化为CaSO4·0.5H2O、Na2 Ca5(SO4)6·3H2O(水钠钙矾石)、K2 Ca(SO4)2·H2O(多钙钾石膏)短晶,晶体受热失水温度分别约为161.2℃、259.4℃与489.8℃.探讨了所掺杂碱金属离子的对短晶结构与热稳定性的影响.为硫酸钙基晶须在塑料改性的应用研究和工业化生产奠定研究基础.     

硅藻土合成片状托贝莫来石及其机理研究

以硅藻土为硅质原料,采用动态水热法合成了具有良好片状结构的托贝莫来石,并研究了原料中铝组分及十二烷基硫酸钠（SDS）对产物形貌的影响及其机理。结果表明：在合成温度为200 ℃、时间为6 h、液固比为20 mL/g、SDS添加量为2.4%、搅拌转速为160 r/min条件下,可以合成出片状结构良好的托贝莫来石产物;以纯二氧化硅为硅源作为对比,当硅藻土作为硅源时,硅藻土中的含铝组分是片状托贝莫来石生成的主要因素之一;铝原子可通过对桥联四面体中硅原子的取代阻碍硅氧四面体双链的生成,进而促使晶体向片状的晶形生长;此外,十二烷基硫酸钠作为一种阴离子型表面活性剂,可与托贝莫来石（001）晶面的H—O发生键合,阻碍晶体在（001）晶面的生长,对片状晶形的生长同样具有促进作用。