三元体系KCl+CaCl2+H2O在278.2 K及308.2 K下的稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KCl+CaCl₂+H₂O在278.2 K及308.2 K温度条件下的稳定相平衡关系,实验测定了平衡时各组分的溶解度、密度、折光率,联合采用Schreinemaker湿渣法与X-ray粉晶衍射法确定了平衡固相组成。结果表明三元体系在278.2 K及308.2 K温度条件下为简单三元体系,无复盐或固溶体生成,对应的稳定相图包含1个共饱和点,2条单变量曲线和2个单盐结晶区。对比三元体系278.2 K、308.2 K、348.2 K温度条件下的相图发现:308.2 K时,氯化钾结晶区最大,表明此时氯化钾最易析出;随温度进一步升高,氯化钙结晶形式由CaCl₂·6H₂O转变为CaCl₂·2H₂O。      

三元体系Li+, NH4+//SO42——H2O 298 K相平衡研究

四川甲基卡、李家沟等地锂辉石储量丰富,为下游锂电池储能材料等领域提供了重要的原料来源。传统锂辉石制碳酸锂工艺中,采用氢氧化钠中和法除去铁、铝等杂质,但是副产硫酸钠附加值低,导致生产成本较高,本论文研究了以氨气替代强氧化钠中和法除杂制碳酸锂工艺,发现在精制锂溶液沉淀结晶过程中存在LiNH₄SO₄复盐产生,影响了锂的收率和碳酸锂产品品质。为解决此问题,本论文采用等温溶解平衡法研究了三元体系Li+,NH₄+ //SO₄2--H₂O在298 K下的稳定相平衡关系,测定了平衡液相中各组分溶解度、密度和折光率数据,并绘制了该体系的相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明该三元体系为复杂三元体系,有复盐LiNH₄SO₄形成;其稳定相图由3个固相结晶区,3条单变量曲线和2个共饱点组成,3个结晶区分别为（NH₄）₂SO₄,Li₂SO₄·H₂O和LiNH₄SO₄,且LiNH₄SO₄复盐的结晶区较大。研究结果表明,为了避免LiNH₄SO₄复盐的产生,需在锂辉石制工业级碳酸锂工艺前端通过钙离子沉淀法将锂溶液中锂硫比[Li₂SO₄·H₂O/（NH₄）₂SO₄]降到1.6以下,研究结果为四川锂辉石湿法冶金工艺中采用氨中和除杂提供了理论指导。      

O3/H2O2去除选矿废水中丁基黄药的研究

用臭氧类高级氧化剂O₃/H₂O₂对含有丁基黄药的模拟选矿废水进行了处理。考察了O₃和H₂O₂的用量、溶液pH值、丁基黄药初始浓度、常见难免离子对废水COD_Cr去除效果的影响;并通过紫外-可见光谱和添加叔丁醇试验,探讨了O₃/H₂O₂工艺去除丁基黄药的反应机理。结果表明：丁基黄药初始浓度为400 mg/L、pH=6.8的模拟废水1 000 mL,投加100 L/h 的O₃和1 000 mg/L 的H₂O₂,反应2 h后COD_Cr的去除率可达60.25%;CO^2-₃和SO^2-₄有抑制废水中COD_Cr去除的作用,而Cu2+和Zn2+可以提高废水COD_Cr的去除率;O₃/H₂O₂工艺去除废水COD_Cr反应遵循羟基自由基反应机制。     

MgCl2-YCl3熔盐中Mg直接脱除钛废料中固溶氧研究

针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、金属与熔盐分离困难等问题,提出了一种脱氧新方法,即在MgCl₂-YCl₃熔盐中,采用Mg为脱氧剂,借助YOCl的生成,有效促进Mg快速高效脱除钛废料中的固溶氧。热力学研究结果表明,在温度为1200 K时,采用Mg做脱氧剂,要使Ti中的氧含量降低至10^-3以下,脱氧产物MgO的活度必须降低至0.05以下;通过建立lgp(O₂)—lgp(Cl₂)优势区图可知,在Mg/MgCl₂/YOCl/YCl₃平衡下的理论脱氧极限为1.6×10^-5。在理论研究基础上,在MgCl₂-YCl₃熔盐体系中开展Mg脱氧实验研究。结果证实,YOCl的生成有效降低了脱氧副产物MgO的活度,进而促进了镁深度脱氧,Ti中氧含量可降低至10^-3以下;另外,随着YCl₃的活度逐渐增大,Ti中氧含量逐渐降低,当YCl₃的活度为0.9时,氧含量可降至6×10^-4左右。     

三元体系Rb+,Mg2+//SO42--H2 O 298 K稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系Rb~+, Mg~(2+)//SO_4~(2-)-H_2O 298 K下的稳定相平衡,测定了该体系平衡液相组成和密度,确定了平衡固相组成及存在形式。根据试验数据绘制了该三元体系的稳定相图和密度-组成图。结果表明:该三元体系在298 K时有复盐Rb_2SO_4·MgSO_4·6H_2O生成,为复杂三元体系。其稳定相图包含有2个三元共饱点、3条单变量曲线和3个结晶区。2个共饱点均为相称共饱点;3个结晶区分别为单盐MgSO_4·7H_2O、Rb_2SO_4和复盐Rb_2SO_4·MgSO_4·6H_2O的结晶区。此外,采用经验方程式计算了该三元体系的密度,计算值与试验值显示了良好的吻合度,相对误差小于1%。     

溶液法制备透明SnO2薄膜微观结构和光电性能研究

氧化锡由于其优异的透明性和半导体性能及成本低廉、绿色环保等特点,逐渐成为透明氧化物半导体材料研究的热点。使用异丙醇((CH₃)₂CHOH)和乙醇(CH₃CH₂OH)为溶剂、二水合氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)为前驱体,通过旋涂法制备低成本且环保的透明SnO₂薄膜。采用同步热分析仪(TG-DSC)、激光共聚焦显微镜和霍尔效应测试仪等设备,对SnO₂薄膜的化学组分、微观结构和光电性能进行表征,探究溶剂和退火温度对透明SnO₂薄膜的影响及相关机制。研究结果表明：Sn²⁺在乙醇中的溶解性好,相应前驱体溶液的成膜质量高,薄膜致密平整;提高退火温度,薄膜内部杂质逐渐去除(215.6℃@CH₃CH₂OH),经过400℃退火后SnO₂由非晶态向结晶态转变,且SnO₂的结晶度随着温度升高而逐渐增加;...     

Propanetricarboxylic acid ornamented multi-CeⅢ encapsulated phospho(Ⅲ) tungstate and its electrochemical sensing properties

A propanetricarboxylic acid ornamented multi-Ce^Ⅲ encapsulated phospho(Ⅲ)tungstate [H₂N(CH₃)₂]₄Na₄H₂[Ce₄(HP)W₄(H₂0)₁₄(H₂PTCA)₂O₁₈][(HP^Ⅲ)₂W₂₂O₇₆]·16H₂O(1,H3PTCA=1,2,3-propanetricarboxylic acid) was obtained by a facile one-step reaction of Na₂WO₄·2H₂O,H_3<...     

MgCl2及Vitamin C抑制煤自燃效果的实验研究

为了探究不同阻化剂对煤自燃氧化的阻化作用,基于气相色谱仪、电子自旋共振波谱仪(ESR),对比分析了原煤、原煤+MgCl₂,原煤+抗坏血酸(Vc)3种煤样低温氧化过程中的CO生成量、自由基变化规律。实验表明：MgCl₂及Vc均在一定程度上抑制了煤的自燃,且经Vc阻化煤样的CO生成量小于经MgCl₂阻化处理的煤样,Vc抑制自由基浓度增大的效果较MgCl₂更为显著;在120℃以上时,MgCl₂对自由基生成的抑制作用减弱;各煤样g因子值随氧化温度的增加而增加,且经MgCl₂及Vc阻化处理的煤样g因子值均小于原煤;总的来说,Vc对煤自燃的抑制效果优于MgCl₂。这些研究为煤自燃防治工作提供依据。     

氯化钙对三水碳酸镁晶体结晶过程的影响

以菱镁矿煅烧所得活性氧化镁为原料,氯化钙为添加剂,采用热分解法制备了MgCO₃·3H₂O晶体,主要研究添加剂种类、氯化钙用量及热解时间对结晶过程的影响,并分析氯化钙的作用机理。借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征产物的物相结构和微观形貌。结果表明,氯化钙用量为5.0 g/L时,获得表面长着球状颗粒、平均长度45 μm、长径比15的棒状MgCO₃·3H₂O晶体。氯化钙对MgCO₃·3H₂O晶体的定向生长无调控作用,主要通过静电吸附的方式参与MgCO₃·3H₂O晶体的结晶过程,其作用下,诱导期延长,成核速率减缓,生长速率增大。      

酸洗废硫酸/H2O2处理农药废水研究

以酸洗废硫酸和H₂O₂组成的氧化体系,降解农药废水中的COD。采用Box-Behnken试验设计,以COD去除率为响应值,考察了废硫酸投加量、H₂O₂投加量以及反应时间的单独作用和交互影响,通过建立COD降解率数学模型预测酸洗废硫酸/H2O2氧化体系的最佳氧化参数。结果表明,在废硫酸添加量为14.17 mL/L、H₂O₂添加量为1.47 mL/L、反应时间为55.9 min时,COD降解率存在最大值,为47.79%,在该条件下进行7次试验对模型预测结果进行验证,7次试验的COD降解率平均值为47.52%,与预测值相差0.56%,与拟合模型的预测值基本相符,该模型能够较好地解释酸洗废硫酸/H₂O₂氧化工艺。此外,对7次试验出水中Pb、Cr也进行了检测,7次试验出水中均未检测出Pb、Cr元素,因此,酸洗废硫酸中存在的微量重金属元素不会对最终出水水质产生影响。表明酸洗废硫酸/H₂O₂氧化体系用于农药废水处理工艺是可行的。     

磷石膏矿化CO2制备高纯碳酸钙及产物调控

针对CO₂减排与磷石膏资源化利用的巨大压力,基于CO₂矿化与磷石膏利用过程耦合的学术思想,以磷石膏为原料,研究氯化铵体系中氨水强化磷石膏浸出液制备高纯CaCO₃的反应过程。试验过程中系统讨论了不同工艺条件对磷石膏中二水硫酸钙浸出的影响;并就钙离子浸出液在不同条件下所得碳酸化产物的晶型与形貌进行了系统表征。结果表明:在优化的工艺条件下磷石膏中二水硫酸钙的浸出量为0.945×10-2 g/mL;所得碳酸化产物为球形球霰石,纯度99.80%,白度99.2%,碳酸化产物的基本性能满足普通工业沉淀碳酸钙标准（HG/T 2226—2010）中的指标要求;在碳酸化过程中通过工艺条件的调控成功实现球霰石和方解石与球霰石混合晶相的可控制备;通过化学分析揭示了磷石膏制备高纯碳酸钙的反应过程。该研究为磷石膏的资源化利用与高纯碳酸钙的制备提供了新的思路。      

微纳米臭氧对硫酸锌生产工艺中Fe2+、Mn2+去除

硫酸锌生产过程中,铁锰的存在会对硫酸锌生产结晶工艺造成不利影响,降低MgSO₄·7H₂O的产品纯度。传统化学处理方法成本较高且易引入新的杂质离子,为获得高质量硫酸锌,开发新的铁锰去除工艺十分重要。本实验采用微纳米气泡和臭氧氧化相结合技术,探究了不同气源、温度、CaCO₃投加方式与投加量等条件因素对Fe2+、Mn2+氧化效果的影响,分析该技术在实际生产应用中的可行性。实验结果表明:以臭氧为气源,铁锰去除率达99.5 %,远大于以空气和氧气为气源;温度升高会影响微纳米气泡稳定性与臭氧溶解度,不利于Fe2+、Mn2+的氧化,最高温度18℃时,Mn2+的处理时长相对24℃时缩短了12.5%;CaCO₃的投加较大幅度提高了微纳米臭氧除铁锰效率,每15 min以0.44 g/L相对用量投加CaCO₃时,CaCO₃有效投加总量为17.6 g,铁锰完全去除耗时约50 min,相对于不投加CaCO₃时处理时长缩短了33%。间歇式投加效果优于一次性投加,消耗的CaCO₃量更少。      

热分解法制备三水碳酸镁晶须及其结晶动力学研究

利用菱镁矿制备重镁水溶液,以此为前驱溶液,采用热分解法制备三水碳酸镁晶须。借助X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）探究热解时间、重镁水溶液浓度和搅拌速率对产物组成和形貌的影响,并研究结晶动力学。结果表明,在温度50 ℃、热解时间120 min、重镁水质量浓度为2.75~3.39 g/L时,热分解法制备得到平均直径为6.0 μm、平均长度为100 μm的棒状MgCO₃·3H₂O晶须。随着时间和浓度增加,MgCO₃·3H₂O晶体表面或整个棒状结构会发生溶解重新形成无定形颗粒,并逐渐形成多孔棒状4MgCO₃·Mg（OH）₂·3H₂O。搅拌速率影响MgCO₃·3H₂O晶须的产率。MgCO₃·3H₂O晶体中,[MgO₆]正八面体通过Mg-O键以共顶点的方式紧密相连,沿化学键作用力较强的[010]方向无限连接形成长链。结晶动力学线性拟合结果表明重镁水溶液浓度增大,诱导期时间缩短。      

纳米Mn3O4的快速制备及其对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化性能

采用氧化沉淀法,以Mn(NO₃)₂·H₂O为锰源、NH₃·H₂O为沉淀剂、H₂O₂为氧化剂,在温和条件下反应1 h制备了粒度均匀的纯相纳米Mn₃O₄。以亚甲基蓝溶液为模拟染料废水,考察了纳米Mn₃O对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化效果。结果表明,当Mn₃O₄加入量为0.5 g/L时,对25 mg/L亚甲基蓝的降解率可达80.3%。     

盐介质对磷石膏常压盐溶液法制备α半水石膏的影响研究

磷石膏是湿法磷酸生产过程中用硫酸分解磷矿石排放的固体废弃物,采用常压盐溶液法制备α半水石膏是磷石膏资源化的新途径,其中盐介质的选择是常压盐溶液法的关键。研究了NaCl、NaNO₃、MgCl₂、CaCl₂和Ca（NO₃）₂五种盐介质对磷石膏制备α半水石膏转化速率、物相组成和形貌的影响。研究结果表明:随着NaCl、NaNO₃和MgCl₂浓度的增加,磷石膏转化为α半水石膏的速率加快,结晶诱导时间和晶体生长时间缩短;反应产物中α半水石膏的含量在95%以上,显微形貌均为六方长柱状,但端面形貌不同。在NaCl和NaNO₃溶液中,α半水石膏存在多个锥面且晶面完整,长径比约为14:1;在MgCl₂溶液中端面呈空心层状包裹,长径比为11:1,粒度均匀,但晶体缺陷较大。NaCl与NaNO₃、MgCl₂相比,具有用量低、磷石膏转化速率快的优点,可作为常压盐溶液制备α半水石膏的盐介质;由于同离子效应的影响,磷石膏在CaCl₂和Ca（NO₃）₂溶液中未发生转变,不宜作为盐介质。      

铁尾矿多孔基板的制备及其在Co3O4纳米线合成中的应用

以齐大山磁选的铁尾矿为原料,通过添加造孔剂采用模压—烧结法制备得到铁尾矿多孔基板,并探讨所获基板在Co₃O₄纳米材料合成中的应用。在对铁尾矿的粒度及成分分析的基础上,考察了造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球的添加量对铁尾矿多孔基板的体积密度和显气孔率的影响规律。通过扫描电镜观察可知,铁尾矿中添加10%的PMMA微球时,所获多孔基板的孔隙结构最优。以Co（NO₃）₂·6H₂O为钴源,尿素为碱源,蔗糖为模板剂,采用水热法在铁尾矿多孔基板表面制备得到Co₃O₄纳米线,并探究水热时间对Co₃O₄纳米线形貌的影响规律。分析结果表明,在水热温度160℃反应6 h时所获的Co₃O₄纳米线具有长径比高、形貌均一的特点,适用于作为纳米传感器的潜在原材料。