二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。     

反应结晶过程中二水硫酸钙晶粒性能

设计了CaHPO_4·2H_2O-H_2SO_4-H_3PO_4-H_2O体系结晶温度、液相SO_4~(2-)含量、液相P_2O_5含量、搅拌速率和结晶时间的五因素四水平正交实验,通过测量晶体平均粒径优化出平均粒径最大的工艺参数:结晶温度80℃、液相SO_4~(2-)含量50 g·L~(-1)、液相P_2O_5含量260 g·L~(-1)、搅拌速率50 r·min~(-1)和结晶时间2 h。在该工艺参数下进行结晶过程研究,通过分析液相SO_4~(2-)浓度和P_2O_5浓度,XRD、SEM、EDS和激光粒度分析仪表征晶体,研究发现:0~40 min为反应阶段,平均粒径减小;40 min之后结晶过程遵从Ostwald递变法则,从Ca SO4·0.5H2O过渡到Ca SO4·2H2O,平均粒径几乎不变。     

反应结晶过程中二水硫酸钙晶粒性能

设计了CaHPO₄·2H₂O-H₂SO₄-H₃PO₄-H₂O体系结晶温度、液相SO₄^2-含量、液相P₂O₅含量、搅拌速率和结晶时间的五因素四水平正交实验,通过测量晶体平均粒径优化出平均粒径最大的工艺参数:结晶温度80℃、液相SO₄^2-含量50g·L^-1、液相P₂O₅含量260g·L^-1、搅拌速率50r·min^-1和结晶时间2h。在该工艺参数下进行结晶过程研究,通过分析液相SO₄^2-浓度和P₂O₅浓度,XRD、SEM、EDS和激光粒度分析仪表征晶体,研究发现:0~40min为反应阶段,平均粒径减小;40min之后结晶过程遵从Ostwald递变法则,从CaSO₄·0.5H₂O过渡到CaSO₄·2H₂O,平均粒径几乎不变。     

MSMPR结晶器中二水硫酸钙的结晶动力学研究

应用粒数平衡技术,在MSMPR结晶器中,对二水硫酸钙结晶过程的动力学进行了研究,获得了二水硫酸钙在60℃情况下成核速率B0与晶体生长速率G之间的动力学表达式:B0=k2Gi=1.142×103G0.54,对实际工业生产具有一定的指导意义。     

温度制度对钾长石-硫酸钙-碳体系焙烧提钾、还原脱硫以及CO_2矿化的影响

钾长石-磷石膏-碳体系共焙烧可以同时实现提钾、固废资源化利用以及矿化固定CO_2多重效益。本文采用两种共焙烧温度制度,即随炉升温与定温加料,对体系提钾率、脱硫率以及矿化率的影响进行了研究。结果表明,随炉升温时,硫酸钙炭热还原脱硫反应发生在800℃,至900℃时接近完成,而硫酸钙与钾长石转化反应尚未显著发生,继续升温时用于转化反应的硫酸钙已经很少。因此,这种温度制度脱硫率高,900℃时为65%;提钾率低,最高仅为11%;高的脱硫率产生了更多易于矿化的Ca_2SiO_4,故矿化率高,最高为79%。定温加料时,硫酸钙将同时发生炭热还原和钾长石转化反应,因此,脱硫率低,矿化率仅30%,而提钾率相对较高,最高可达47%。     

海水淡化石灰石矿化溶解过程模型研究进展

为了使石灰石矿化后处理技术更好地工程化应用于大型海水淡化工程,有必要针对其溶解机理和溶解动力学过程开展深入研究.通过总结淡化工程、地球化学领域的石灰石溶解理论模型,对比分析多种相关理论模型,包括界面反应控制模型、扩散过程控制模型和反应-扩散混合控制模型,探讨了各理论模型存在的问题及适用条件,对优化设计石灰石接触器、有效控制矿化水水质指标有重要意义.     

溶解矿石法矿化海水淡化水的研究

为使海水淡化水具备较好的化学稳定性,能市政管网中安全输送,并符合饮用水卫生标准作为生活用水使用,对CO2溶解石灰石法矿化海水淡化水进行了实验,研究了反应时间等单因素对矿化效果的影响,并进行了正交实验。结果表明,当在每升淡化水中投入2 g碳酸钙、CO2通入体积流量16.05 mL/min、搅拌速率150 r/min的优化条件下,反应20 min后,调节pH,可使水质相对稳定,拉尔森系数IL和朗格利尔饱和指数LSI分别为0.02和0.44。     

膜电解法矿化CO_2处理磷石膏

实验研究了膜电解法矿化CO2处理磷石膏的技术可行性,对影响矿化过程的关键因素搅拌速率、底物浓度和反应物比例进行了研究,结果表明,在一定范围内提高上述参数可以加快反应速率。研究得到的最优反应条件为搅拌速率400 rpm、碳酸根初始浓度0.2 mol/L、物料比1.2:1.0、反应时间0.5 h,该条件下得到的产物碳酸钙纯度为92.2%。使用该过程矿化1.0吨CO2可以处理3.89吨磷石膏并产出2.33吨碳酸钙,具有很好地经济价值。     

磷酸—硫酸钙—水体系相平衡研究

本文应用Pitzer电解质溶液理论计算了硫酸钙三种结晶形式(CaSO_4,CaSO_4·0.5 H_2O,CaSO_4·2 H_2O)在25～90℃间的磷酸水溶液中的溶解度,得到了硫酸钙不同结晶形式在磷酸水溶液申相互转化的热力学曲线。     

气相第2组分对水溶解CO_2过程界面对流影响的LIF观测

采用激光诱导荧光(LIF)观测方法考察了在气相中分别添加乙醇和二氯甲烷分别对CO_2在水中溶解过程界面对流的影响,得到了液相中CO_2浓度分布及其演化的观测结果,通过物料衡算得到了相应条件下的液相传质系数。CO_2溶解过程会出现由密度梯度引起的Rayleigh对流。实验结果表明,当添加的乙醇含量小于8.47 mg·L-1时,Rayleigh对流会被增强,进而促进了CO_2的溶解;随着气相中乙醇含量的增大,Rayleigh对流反而被抑制;气相添加二氯甲烷会显著增强Rayleigh对流,提高了CO_2的传质速率,随着气相二氯甲烷含量的增大,CO_2在水中溶解过程的液相传质系数呈现先加强后恒定的趋势。     

氧化钙颗粒在CaO-FeO-SiO_2-P_2O_5体系炉渣中的溶解行为

在1400℃下,将平均尺寸约70mm的石灰加入硅酸二钙饱和的CaO-FeO-SiO_2-P2O_5体系的炉渣中,研究了石灰颗粒在炉渣中的溶解行为.结果表明,石灰加入炉渣中沿CaO周围形成了6个区域:未熔氧化钙区域、石灰溶解向铁酸钙层转化的过渡层、铁酸钙层、不连续的固溶体层、致密的固溶体层、基体渣层;石灰加入5 s内即可形成C_2S-C_3P固溶体层,其中P_2O_5含量约在120 s时达到最大,之后随时间增加,固溶体颗粒尺寸不断增加,固溶体中P_2O_5含量降低;炉渣中含P_2O_5时,在石灰界面形成的壳层为xC_2S-C_3P而不是C_2S,C_2S-C_3P固溶体层形成阻碍了石灰溶解.     

二水硫酸钙间接矿化二氧化碳CTAB对碳酸钙晶型的影响

提升产品附加值对改善二氧化碳矿化过程的经济性具有重要意义。在二水硫酸钙与碳酸铵溶液进行间接矿化反应过程中,采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为晶型调节剂,可以获得球霰石晶型的碳酸钙。系统研究了反应时间、反应温度、CTAB加入量对碳酸钙晶型和形貌的影响,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）对碳酸钙的晶型、形貌进行了表征。结果表明：反应过程为先形成亚稳定相的球霰石,再向热力学最稳定的方解石相转化;添加CTAB能够明显地增强球霰石的稳定性;较低温度有利于球霰石的形成;在反应温度为30 ℃、二水硫酸钙和碳酸铵加入量均为0.1 mol/L、CTAB加入量为0.54 mmol/L条件下,碳酸钙中球霰石占比高达80%以上;CTAB在球霰石表面上的吸附降低了其表面能,从而抑制了球霰石向方解石的转化。     

高浓度CO_2在胺-水二元体系中溶解度研究

在本研究中,对燃烧后二氧化碳化学吸收法中醇胺溶液法吸收二氧化碳进行详细的实验探究和归纳,并在此基础上阐明了胺的种类、温度、溶液浓度对二氧化碳溶解度的影响。结果表明,同一种胺溶剂,在相同的CO_2分压和温度下,浓度越大,溶解度越大;同一种胺溶剂,在相同的分压和浓度下,温度越高,溶解度越小;在相同的分压、温度和浓度下,CO_2溶解度顺序为:TEADEAMEA。同时,还对三种醇胺溶剂的吸收速率进行了比较,其顺序为:MEADEATEA。     

窑法磷酸磷矿还原渣矿化固定CO_2

本文对窑法磷酸磷矿还原渣矿化CO_2进行了研究,着重考察了CO_2压力、反应温度以及时间对钙的碳酸化沉淀率、碳酸化溶解率以及钙的总碳酸化率的影响,采用Aspen软件模拟不同矿化反应条件下溶液组成,并结合热力学计算对实验结果进行分析。研究结果表明,随着CO_2压力的增加,钙的总碳酸化率增加,但是压力的影响并不显著;随着温度的升高,钙的总碳酸化率迅速增大,但是当温度超过75℃以后趋于稳定;随着反应时间的延长,钙的总碳酸化率逐渐升高,在30min以后趋于稳定。本研究中不同反应条件下钙的总碳酸化率均不超过61%,这可能是由于原料中以及反应产生的SiO_2对未反应假硅灰石颗粒的包裹所致。研究发现,不同反应条件下钙的碳酸化溶解率占钙的总碳酸化率的比例在7%~34%之间变化,因此,在硅酸钙的CO_2矿化研究中仅仅使用钙的碳酸化沉淀率来表征钙的碳酸化率,不考虑矿化液中以碳酸氢钙形式溶解的钙对矿化的贡献是不恰当的。     

徐深气田CO_2腐蚀速率预测方法研究

通过室内CO2腐蚀模拟实验获得实验数据,利用灰色理论对CO2腐蚀参数进行分析确定CO2腐蚀的主要影响因素,建立BP神经网络腐蚀速率预测模型,利用主要影响因素进行网络训练。利用此模型预测徐深气田某井的腐蚀剖面,预测结果表明：BP神经网络预测结果与气井实验结果接近,体现了BP神经网络在处理非线性数据方面的优越性。灰色理论、神经网络预测模型的研究对于徐深气田CO2腐蚀研究有一定的指导意义。     

用于二元体系CO_2-离子液体模型的研究进展

针对离子液体数目庞大且缺乏物性数据的缺点,提出需建立有效的热力学模型。将应用于吸收式制冷中的离子液体-CO_2二元体系所使用的二元模型进行汇总处理,比较得出适合应用于离子液体-CO2二元体系的计算简单、精度较高的模型。     

传质控制下宽分布石膏颗粒群溶解特性

烟气CO_2直接与工业固废磷石膏矿化反应生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是磷石膏的溶解。在传质控制下,准确表达溶解特性是矿化反应器设计的理论依据。采用种群平衡模型预测传质控制下粒径宽分布石膏颗粒群溶解特性,采用矩积分法和特征线法对模型进行数值求解并与传统的平均粒径模型表达进行对比。结果显示:种群平衡模型反映了粒径分布对溶解速率的影响,计算得到溶解过程中总容积传质系数的变化,与实验结果吻合良好,证实了种群平衡模型预测的可靠性。与之相比,平均粒径模型预测溶解速率值比实验值偏大,由此解释了工业反应器中物料实际停留时间大于模型计算值的原因。     

二水硫酸钙结晶体系的模拟与应用研究

依据CaSO4-H3PO4-H2O和CaSO4-H2SO4-H3PO4-H2O相图,设计了5种模拟体系研究CaSO4体系的结晶和转化过程。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和激光粒度分析仪对结晶物进行表征,优选出CaHPO4·2H2O质量分数为8.8%,H2SO4为5.0%,H3PO4为6.9%,H2O为79.3%的多元CaHPO4·2H2O-H2SO4-H3PO4-H2O体系作为研究CaSO4·2H2O的模拟结晶体系,并应用于湿法磷酸生产中CaSO4·2H2O结晶过程的研究与分析。     

传质控制下宽分布石膏颗粒群溶解特性

烟气CO₂直接与工业固废磷石膏矿化反应生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是磷石膏的溶解。在传质控制下,准确表达溶解特性是矿化反应器设计的理论依据。采用种群平衡模型预测传质控制下粒径宽分布石膏颗粒群溶解特性,采用矩积分法和特征线法对模型进行数值求解并与传统的平均粒径模型表达进行对比。结果显示：种群平衡模型反映了粒径分布对溶解速率的影响,计算得到溶解过程中总容积传质系数的变化,与实验结果吻合良好,证实了种群平衡模型预测的可靠性。与之相比,平均粒径模型预测溶解速率值比实验值偏大,由此解释了工业反应器中物料实际停留时间大于模型计算值的原因。     

超临界CO_2萃取水冬瓜油

研究了用超临界ＣＯ２流体从水冬瓜果实中提取油品的工艺,探索了操作压力、温度、流量及时间对水冬瓜油的萃取率的影响。分析了萃取条件与油品质量的关系,并综合得出了超临界ＣＯ２萃取水冬瓜油的最佳萃取条件。