25℃下Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O四元体系等温蒸发介稳相平衡研究

为了利用柴达木地区自然蒸发条件,提出介稳状态下氯化镁与硫酸铵为原料生产硫酸镁铵复肥的设想,采用等温蒸发法测定了25℃时Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O体系及其三元子体系的介稳相平衡数据,并绘制了介稳相图。结果表明:(NH_4)_2SO_4-MgSO_4-H_2O体系有2个共饱点,5个结晶区;MgCl_2-MgSO_4-H_2O体系有3个共饱点,7个结晶区;Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O四元体系存在6个共饱点和8个结晶区,分别为:MgSO_4·(NH_4)_2SO_4·6H_2O结晶区,(NH_4)_2SO_4结晶区,NH_4Cl结晶区,MgCl_2·NH_4Cl·6H_2O结晶区,MgSO_4·7H_2O结晶区,MgSO_4·6H_2O结晶区,MgSO_4·5H_2O和MgCl_2·6H_2O结晶区。Pitzer模型对实验数据进行了回归计算,计算值与实验值相吻合。确定了通过蒸发结晶生产硫酸镁铵复肥的工艺路线。     

Al_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2O三元体系298.15K和323.15K相平衡研究

采用等温溶解平衡法获取了Al_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2O三元体系298.15 K,323.15 K下的固液相平衡数据并绘制了溶解平衡相图。研究发现:该体系在2个温度下的平衡固相,均有3个盐出现,即:298.15 K为Na_2SO_4·10H_2O,Al_2(SO_4)_3·18H_2O和相称复盐Na Al(SO_4)_2·12H_2O;在323.15 K为Na_2SO_4,Al_2(SO_4)_3·18H_2O和相称复盐Na Al(SO_4)2·6H_2O。每个温度下的2个无变量点(2盐共饱点),以Na_2SO_4,H_2O,和Al_2(SO_4)_3的质量分数计,298.15 K为(1.75,69.38,28.87)和(2.62,70.76,26.62),323.15 K为(25.60,65.69,8.71)和(19.36,65.58,15.06)。结果表明:硫酸铝的固相均为十八水盐,且相区最小;硫酸钠和复盐在2个温度下分别为2种固体形式。复盐相区在相图中占最大相区,且随着温度的升高而明显加大。     

KAl(SO4)2·12H2O-MgSO4·7H2O复合相变体系储能特性的探究

KAl(SO_4)_2·12H_2O和MgSO_4·7H_2O作为常见的水合无机盐相变材料,具有相变潜热较大、原料较廉价易得等优点。筛选并制备出KAl(SO_4)_2·12H_2O和MgSO_4·7H_2O质量配比为6:4的复合相变材料,取纯体系样品4份加入质量比(wt%)分别与1%Na_2B_4O_7·10H_2O、1%石墨粉、2%MgCl_2、2%AlCl_3进行混合改性。结果表明:室温条件下加入1%Na_2B_4O_7·10H_2O成核剂体系的储热特性优于加入1%石墨粉、2%MgCl_2、2%AlCl_3成核剂的体系,不存在过冷现象,降温过程中相变放热持续时间长;TG曲线和DSC曲线表明纯体系、1%Na_2B_4O_7·10H_2O成核剂体系二者质量损失分别为37%和42%,循环后体系DSC曲线与未循环体系趋势一致,但可看出KAl (SO_4)_2·12H_2O-MgSO_4·7H_2O-1%Na_2B_4O_7·10H_2O(Times10)体系的主峰相比于KAl(SO_4)_2·12H_2O-MgSO_4·7H_2O纯体系更窄,峰值温度更低,峰积分面积更小,表明循环后体系的整体相变焓降低。     

制备纳米TiO_2薄膜及微观形貌分析

本文以TiOSO_4为原料,以2024铝合金片基体作为阴极、Ti片作为阳极,以2.5V的恒电位电压阴极电沉积,使得TiO_2、部分[Ti_2O_5(OH)_2]n、TiO(OH)_2·H_2O和Ti(OH)_2凝胶在基体表面沉积,最后将电沉积的薄膜在马弗炉中经400℃烧结4h,得到二氧化钛晶体膜。利用Nova NanoSEM 450扫描电镜对其进行了微观形貌分析,结果表明,本法制备的TiO_2薄膜尺寸较均匀,几乎完全达到纳米尺度级别。本实验流程简单,操作方便,是一种经济有效的制备纳米氧化钛薄膜的工艺。     

Ca(H_2PO_4)_2-H_3PO_4-H_2O体系的相平衡过程研究

直接通过磷酸与磷矿反应,从酸解液中结晶分离出磷酸二氢钙是一条经济可行的生产路线,该新工艺的开发需要依据磷酸二氢钙在磷酸溶液中的相平衡行为。通过静态法测定了40～80℃时Ca(H_2PO_4)_2-H_3PO_4-H_2O体系的相平衡行为,并使用XRD表征平衡固相。结果表明:在不同条件下,存在不同的结晶固相。随着磷酸浓度的增大,结晶固相分别为CaHPO_4、CaHPO_4+Ca(H_2PO_4)_2·H_2O、Ca(H_2PO_4)_2·H_2O。一定温度下,随着磷酸浓度的增大,CaHPO_4溶解度增大,而Ca(H_2PO_4)_2·H_2O溶解度减小。在磷酸浓度一定时,随着温度的升高,CaHPO_4溶解度减小,Ca(H_2PO_4)_2·H_2O溶解度增大。电解质NRTL模型可以很好地拟合该体系的相平衡数据,还可用于计算Ca HPO_4和Ca(H_2PO_4)_2·H_2O在磷酸溶液中的溶解度。该研究结果可为新工艺开发提供相应的理论基础和基础数据。     

过渡金属甲基磺酸盐催化酯化反应

比较了Mn(CH_3SO_3)_2·2H_2O、Cu(CH_3SO_3)_2·4H_2O、Zn(CH_3SO_3)_2·4H_2O、Co(CH_3SO_3)_2·4H_2O四种过渡金属甲基磺酸盐催化乙酸与正丁醇酯化反应的活性。其中Cu(CH_3SO_3)_2·4H_2O、Zn(CH_3SO_3)_2·4H_2O和Co(CH3SO3)2·4H_2O催化活性最高,而Mn(CH_3SO_3)_2·2H_2O活性较低。以Cu(CH_3SO_3)_2·4H_2O为催化剂,环己烷为带水剂,确定了适宜的反应条件为:n(乙酸)=0.2mol,n(醇)∶n(酸)=1.2,x(催化剂)=0.5%,V(环己烷)=15mL,反应时间86min,酯化率100%。同时,催化剂经过简单的相分离之后可以多次使用。     

Ti(HPO_4)_2·(1/2)H_2O对K~+交换性能的研究

测定了Ti(HPO_4)_2·(1/2)H_2O对0.1N KCl-0.1N KOH溶液的交换容量。实验证明这种无机离子交换剂对K~+有优良的交换性能,而且较易洗脱再生。     

三元体系Li~+,Rb~+//SO_4~(2-)-H_2O 298.2K稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系Li~+,Rb~+//SO_4~(2-)-H_2O 298.2K稳定相关系,测定了该三元体系在298.2K下的平衡液相组成和体积质量,并根据实验结果绘制了该体系的稳定相图及体积质量-组成图。研究发现,三元体系Li~+,Rb~+//SO_4~(2-)-H_2O在298.2K下生成了2种复盐(Li_2SO_4·Rb_2SO_4和3Li_2SO_4·Rb_2SO_4·2H_2O),为复杂三元体系,其稳定相图由3个共饱点、4条单变量曲线和4个结晶区组成。结晶区大小依次为:Li_2SO_4·Rb_2SO_43Li_2SO_4·Rb_2SO_4·2H_2ORb_2SO_4Li_2SO_4·H_2O。Li_2SO_4对Rb_2SO_4具有盐析作用,在单变量曲线上,平衡液相的体积质量随Rb2SO4的质量分数变化而呈现规律性变化。     

TiO_2-ZrO_2聚合溶胶形成过程的小角X射线散射研究

由金属醇盐(M(OR)_4)水解制备溶胶的方法已广泛应用于溶胶-凝胶法制备纳米孔无机膜。通过控制异丙醇钛[Ti(i-OC_3H_7)_4]和正丙醇锆[Zr(n-OC_3H_7)_4]的混合物在异丙醇(i-C3H7OH)中水解制备聚合型TiO_2-ZrO_2溶胶,利用小角X射线散射方法(SAXS)研究了初始反应混合物Ti(i-OC_3H_7)_4:Zr(n-OC_3H_7)_4:H2O:i-C_3H_7OH=0.9:0.1:m:30(摩尔比,m=1.8,2.0,2.2)形成TiO_2-ZrO_2溶胶的过程,探讨了水与醇盐摩尔比H_2O/M(OR)_4(M=Ti+Zr)、反应温度和正丙醇锆对TiO_2-ZrO_2溶胶形成的影响。研究结果表明,H_2O/M(OR)_4=1.8时,只有少量胶粒形成;H_2O/M(OR)_4=2.0~2.2时,TiO_2-ZrO_2溶胶中胶粒具有质量分形结构,分形维数1.2≤Dm1.4;随着H_2O/M(OR)_4增加,胶粒的形成时间缩短,胶粒大小和分形维数均增大,溶胶的稳定性显著下降。升高反应温度有利于胶粒形成。[Ti(i-OC_3H_7)_4+Zr(n-OC_3H_7)_4]混合物比Ti(i-OC_3H_7)_4水解快,H_2O/M(OR)_4相同时,TiO_2-ZrO_2溶胶比TiO_2溶胶稳定性差。     

磷酸盐法脱除硫酸尾气SO2的研究

在试验室用NH_4H_2PO_4和(NH_4)_2HPO_4组成的缓冲溶液,进行琉酸厂尾气脱硫的模拟试验,考察了吸收液中NH_4H_2PO_4浓度、NH_4H_2PO_4/(NH_4)_2HPO_4值、SO_2含量、吸收温度和液气比等因素对SO_2脱除率的影响,并进行了含SO_2富液的解吸工艺条件试验。     

磷石膏制备K_2SO_4与CaCl_2·2H_2O新工艺研究

通过试验室模拟亚熔盐技术,以磷石膏、(NH_4)_2CO_3、KCl制备K_2SO_4与Ca Cl_2·2H_2O,试验制得的K_2SO_4产品质量满足GB 20406—2006《农业用硫酸钾》一等品质量要求;Ca Cl_2·2H_2O产品质量满足GB/T 26520—2011《工业氯化钙》Ⅱ类质量要求。根据试验结果,进行了50 kt/a磷石膏制备K_2SO_4与Ca Cl_2·2H_2O产业化工艺设备流程设计和经济效益测算,磷石膏综合利用效益约为264元/t。利用生态循环工程学新理论,采用亚熔盐技术,在不需要消耗氨的条件下实现磷石膏中的钙、硫、硅等资源回收利用,并且利用K_2SO_4与KCl的价格差,进一步实现磷石膏资源利用的经济效益。     

工业硫酸铝重结晶法除铁

本文是工业硫酸铝重结晶法除铁的实验研究。将工业硫酸铝在硫酸性溶液中,体系点选择在Al_2(SO_4)_3-H_2SO_4-H_2O三元相图中Al_2(SO_4)_3结晶与其饱和溶液的两相区内,反复重结晶。实验结果表明:采用Al_2(SO_4)_3浓度为13％,H_2SO_4浓度为32％,晶种加入量>10％,在45℃下重结晶5小时,重结晶三次,对工业硫酸铝除铁效果最佳。利用这一方法,可将工业硫酸铝中的铁含量(以Fe_2O_3计)从0.431％下降为0.04％,得到的硫酸铝结晶在显微镜下观察为六角板状,经差热与热重分析确定其分子组成为:Al_2(SO_4)_3·16～18H_2O。     

硫酸铵盐析法加工分离白钠镁矾的相图研究

针对白钠镁矾矿物加工分离困难的问题,对相关水盐体系相图做了研究,设计了以硫酸铵为盐析剂加工分离白钠镁矾的生产工艺。通过相图分析可以发现,当温度为60℃时Na_2SO_4-MgSO_4-(NH_4)_2SO_4-H_2O四元体系会形成较大的MgSO_4·(NH_4)_2SO_4·6H_2O复盐结晶区,0℃时则形成Na_2SO_4·10H_2O结晶区,所以调节混合体系温度和水量可以实现氮镁复肥和硫酸钠的循环生产。硫酸铵为盐析剂加工分离白钠镁矾的生产工艺具有反应时间短、操作简单等特点,此外还可制备得到氮镁复肥和硫酸钠。该工艺对于有效分离白钠镁矾矿物,实现白钠镁矾资源的综合利用具有重要的现实意义。     

缓冲剂对亚硫酸盐-硫代硫酸盐化学镀金液稳定性及镀层形貌的影响

研究了CH_3COOH-CH_3COONa、C_6H_8O_7-Na_3C_6H_8O_7、C_6H_8O_7-Na_2HPO_4和Na_2HPO_4-NaH_2PO_4这4种缓冲体系对亚硫酸盐-硫代硫酸盐化学镀金液稳定性和镀层性能的影响。镀液的基本组成和工艺条件为:Na_3Au(SO_3)_2(以Au~+计)1 g/L,Na_2SO_3 12.6 g/L,Na_2S_2O_3·5H_2O 24.9 g/L,pH 6.5,温度65°C,时间5 min。4种缓冲体系都能在一定程度上提高镀液的高温稳定性及其对镍离子和化学镀镍还原剂(次磷酸钠)的耐受度。采用C_6H_8O_7-Na_2HPO_4缓冲体系时,镀金层厚度最均匀,表面最光滑、致密。     

Ca_2Co_2O_5氧化物热电陶瓷材料的制备研究

本文通过溶胶-凝胶法和固相合成法两种方法研究Ca_2Co_2O_5氧化物热电陶瓷材料的制备过程。湿法制备前驱体粉,以Ca(NO_3)_2·4H_2O和Co(NO3_)_2·6H_2O为原料,纯净水为溶剂,柠檬酸为络合剂。采用溶胶-凝胶法制备Ca_2Co_2O_5粉末,以Ca O和Co3O4为原料,采用固相合成法制备Ca_2Co_2O_5粉末,采用常压烧结的方法,在1000℃、950℃、900℃三种温度下进行烧结,并利用TG-DSC、XRD、SEM等手段对Ca_2Co_2O_5的热分解过程,物相组成和形貌进行表征。结果表明:干粉800℃热处理,湿法950℃烧结时,块体呈现致密的片层结构,相组成成分纯度高~([1~3])。     

H_2SO_4-Ca(OH)_2-H_2O体系中用脱硫石膏制备石膏晶须

在常压条件下,以脱硫石膏为原料,在H_2SO_4-Ca(OH)_2-H_2O体系中制备石膏晶须,考察了结晶过程的影响因素,表征了石膏相的组成和形貌.结果表明,脱硫石膏中有色杂质大幅度被脱除,白度由45.78%升至94.01%.在Ca(OH)_2用量0.037mol/L、H_2SO_4用量0.92 mol/L、反应温度130℃的条件下,所制样品为半水石膏晶须,长度为100~600μm,直径为3~6μm,收率为74.02%.添加微量盐酸后,生成的晶须平均长度提高1.67倍,且表面更光滑;母液反复循环3次后,产品的形貌和晶型与初次所得半水石膏晶须产品无明显差异.     

礬

绪言礬为含水复盐之一,因自成一类,故总称为矾,通常可分三种。(1)真矾(True Alum)凡合于下面化学式M~IM~Ⅲ(SO_4)_2·12H_2O 或M_2~ⅠSO_4·M(_2)~Ⅲ(SO_4)_3·24H_2O 的复盐均属此类,式中MI 代表一价根,M~Ⅲ代表三价金属,其中硫酸根(SO_=)亦可用硒酸根(SeO_4=)及碲酸根(TeO_4=)来代替。(2)假矾(Pseudo Alum)即真矾中一价根为二价金属来替换通式为Mr~ⅡSO_4·M~Ⅲ(SO_4)_3·24H_2O,(3)借用矾字而实际非矾如瞻矾等是。     

CuAl类水滑石的合成及其对地下水中SO_4~(2-)吸附的探究

以Al(NO_3)_3·9H_2O、Cu(NO_3)_2·3H_2O为原料,采用共沉淀法合成Cu-Al类水滑石。并对Cu-Al类水滑石进行了TG、FTIR、XRD、SEM的表征,探讨了Cu/Al反应配比、吸附温度、pH值、吸附时间、共存离子等因素对SO_4~(2-)吸附的影响。结果表明:用n_(Cu)/n_(Al)=2∶1的Cu-Al类水滑石作为吸附剂,在pH=7,吸附温度在40℃,吸附时间为20min,对SO_4~(2-)吸附率最高达到94%,F-的共存对SO_4~(2-)吸附有影响。     

以氟化铵和硼酸制备三氟化硼的最适操作条件

三氟化硼是有机合成反应中具有高度活性的催化剂,因此早为人们所重视。制备三氟化硼的方法中常见的有下述几种:(1)B_2O_3+3CaF_2+3H_2SO_4→2BF_3↑+3CaSO_4+3H_2O(2)Na_2B_4O_7·10H_2O+12HF→Na_2O(BF_3)_4+16H_2ONa_2O(BF_3)_4+2H_2SO_4→4BF_3↑+2NaHSO_4+H_2O(3)12NH_4F+2B_2O_3→(NH_4)_2O(BF_3)_4+10NH_3+5H_2O(NH_4)_2O(BF_3)_4+2H_2SO_4→4BF_3↑+2NH_4HSO_4+H_2O(4)NaBF_4+B_2O_3+6H_2SO_4→6NaHSO_4+8BF_3↑+H_2O在酸法加工磷矿石制磷肥时,可从逸出的氟硅酸制得氟化铵,因此采用下速反应也可制备三氟化     

明矾石综合利用科研情况与展望

明矾石是一种含钾、铝、硫的不溶性天然矿石,其化学式为 K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3·6H_2O,也可以用 K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·4Al(OH)_3来表示。纯明矾石理论组成为 Al_2O_337.0%、SO_338.60%、K_2O11.4%、H_2O13%。由于在自然界形成时常伴有 SiO_2、Na_2O、