电石渣制备球霰石型CaCO3的影响因素研究

为了高附加值利用电石渣以及封存CO₂,以电石渣为原料，使用多种添加剂，常压制备了球状球霰石。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等考察了添加剂种类、反应温度、电石渣中杂质、反应体系对合成CaCO₃中球霰石的影响。结果表明，甘氨酸和丝氨酸对诱导生成球霰石的效果显著，反应温度的增加不利于球霰石的生成，电石渣中的杂质Al₂O₃和SiO₂可以诱导Ca(OH)₂矿化CO₂体系形成方解石。不同反应体系会影响所制备球霰石的晶体大小，电石渣-CO₂体系制备的晶体尺寸最小。在15℃的电石渣-CO₂反应体系中，通过添加甘氨酸可以制备单分散的表面有粗糙突起的球霰石型CaCO₃。以上研究结果为利用电石渣等碱性工业废渣制备高附加值球霰石，同时安全有效封存大量CO₂温室气体提供了一种简便方法。     

CH3COONa-NH4OH-H2O体系下磷石膏矿化CO2-联产高纯CaCO3

基于我国面临CO₂减排与磷石膏资源化利用的巨大压力，本文提出助剂循环使用的CO₂矿化与磷石膏资源化利用过程耦合的学术思想，立题以磷石膏为原料，研究醋酸钠体系下氨水强化磷石膏浸出液矿化CO₂联产高纯CaCO₃的反应过程。实验过程中系统讨论了不同工艺条件对磷石膏中Ca²⁺的浸出及浸出液矿化CO₂反应效能的影响，并系统表征了反应条件对矿化产物晶粒尺寸、结构与形貌的影响。结果表明：低温常压条件下1t磷石膏可以矿化吸收208kg的CO₂，同时联产472kg纯度为99.63%的球形球霰石。通过调节矿化反应条件可有效调控矿化产物的晶粒尺寸；提高反应温度和延长反应时间有利于亚稳态的球霰石向热力学更稳定的文石和方解石转化。实验过程中实现了醋酸钠的循环利用与回收。本文为磷石膏的资源化利用与高纯CaCO₃的制备提供了新的思路。     

燃煤电厂脱硫废水预处理软化工艺的试验与优化

燃煤电厂脱硫废水零排放工艺前端需设置预处理段去除悬浮物、钙镁硬度等，以达到后续除盐设备的稳定运行要求。以某电厂生产过程中的脱硫废水作为原水，通过现场批次试验，分析了NaOH+Na₂CO₃、Ca(OH)₂+Na₂CO₃两种软化方式在pH值为10.5时对Mg²⁺、Ca²⁺的去除效果。前者出水Ca²⁺质量浓度能控制在23.20 mg/L,Mg²⁺质量浓度控制在73.65 mg/L;后者出水Ca²⁺质量浓度能控制在16.00 mg/L,Mg²⁺质量浓度控制在7.35 mg/L。采用NaOH+Na₂CO₃组合软化方式形成的污泥约为Ca(OH)₂+Na₂CO₃组合加药方式污泥量的37.95%,但后者沉降速率较高。对于低镁脱硫废水，采用NaOH+Na     

富钙溶液中萃取与反应耦合强化CO2矿化过程

提出一种溶剂萃取与Ca²⁺碳酸化的耦合反应过程,以三丁胺为萃取剂将HCl从水相萃取到有机相,在固定CO₂的同时实现CaCl₂的碳酸化,副产碳酸钙与氯化铵。实验结果显示,超过98%的Ca²⁺在1400s内沉淀为碳酸钙,反应后有机相迅速与水相实现分层,并通过与氨水反应再生,三丁胺回收率约为98%。采用粒径分布与显微镜观察证明了Ca²⁺沉淀过程发生在油包水结构中。以15%浓度的CO₂作为碳源,反应时间为2700 s时,Ca²⁺沉淀率达到98.31%,显示该工艺将高成本的CO₂捕集过程和封存过程集成,可处理低浓度烟气中的CO₂。过程无须CO₂捕集费用以及热量输入,同时副产碳酸钙和氯化铵产品,有望缓解常规CO₂捕集封存技术高成本的难题。     

低温微生物诱导碳酸钙沉积及其在混凝土裂缝修复中的应用研究

近些年来,对于混凝土裂缝的修复,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)已成一种高效和环境友好的技术。本文选用一种可在低温环境下生长的矿化微生物,然后在碱性溶液中研究Ca²⁺浓度、pH值和钙化速率的变化,来揭示微生物诱导矿化的动态过程。随后,将此微生物应用到混凝土裂缝自修复中,同时采用裂缝愈合率和渗水系数来表征混凝土裂缝的自修复效果。试验结果表明,微生物能够快速降低溶液中的Ca²⁺浓度,并提高钙化速率,矿化产物主要是球状方解石CaCO₃。对于宽度小于0.50 mm的早期混凝土裂缝,在10 ℃的养护温度下,28 d修复后裂缝表面基本能被白色物质填充,渗水系数下降2个数量级,并且裂缝区修复产物主要是大小不一的球状方解石CaCO₃。     

电石渣浸取液制备超细CaCO_3的碳化工艺研究

以NH_4Cl溶液浸取电石渣得到的Ca⁽²⁺⁾溶液为钙源,以Na_2CO_3为碳化剂,制备超细CaCO_3。研究了Ca(2+)溶液为钙源,以Na_2CO_3为碳化剂,制备超细CaCO_3。研究了Ca⁽²⁺⁾浓度、碳化剂的滴加速度、反应温度、反应时间、pH、[CO32-]/[Ca(2+)浓度、碳化剂的滴加速度、反应温度、反应时间、pH、[CO32-]/[Ca⁽²⁺⁾]摩尔比对CaCO_3产率的影响。结果表明,在Ca(2+)]摩尔比对CaCO_3产率的影响。结果表明,在Ca⁽²⁺⁾浓度0.3 mol/L,Na_2CO_3滴速30 mL/min,温度40℃,反应时间30 min,Ca(2+)浓度0.3 mol/L,Na_2CO_3滴速30 mL/min,温度40℃,反应时间30 min,Ca⁽²⁺⁾溶液的pH为9,[CO32-]/[Ca(2+)溶液的pH为9,[CO32-]/[Ca⁽²⁺⁾]摩尔比1.1的条件下,CaCO_3产率92.07%,纯度97.35%。经X射线衍射和扫描电镜分析,合成的CaCO_3以方解石型为主,并含有部分球霰石型。方解石型含量为62.85%,颗粒为表面光滑致密的立方体结构,粒径为4～9μm,平均晶粒尺寸60 nm;球霰石型含量为37.15%,颗粒为表面不圆滑的球形结构,粒径3～8μm,平均晶粒尺寸28 nm。     

CO2对长庆采出油水物性影响及乳状液稳定机理

二氧化碳(CO₂)驱作为一项日益完善的采油技术，已经成为提高低渗油田采收率的重要手段，具有适用范围广、开采成本低和洗油效率高等优点。然而，由于CO₂特殊的物理和化学性质，其采出液稳定性较常规水驱明显增强，为采出液处理带来了困难。通过光学显微镜、动态光散射、流变学等方法，研究了在不同压力下CO₂处理对长庆原油和采出水的物性以及所形成的油包水(W/O)型乳状液稳定性的影响，探究了CO₂驱采出液乳化和稳定的影响因素。结果表明，随着CO₂压力的增大，CO₂驱采出水中Ca²⁺和Mg²⁺质量浓度均有所下降，而CO₃^2-与HCO₃^-总体含量有所增加，水相pH值略下降，从弱碱性转变为弱酸性。CO₂处理导致原油中轻质组分减少，胶质沥青质等重质组分的含量升高，原油极性增强。CO₂处理后油的反常温度和析蜡...     

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。     

反应-萃取-结晶过程制备碳酸钙的晶型转变与结晶机理

氨碱法制碱过程中产生的大量蒸氨废液制约了纯碱工业的发展。本文对反应-萃取-结晶耦合工艺产物碳酸钙的晶型转变和结晶机理进行了研究。结果表明,在此耦合过程中,二氧化碳优先被有机相吸收,然后传递到水相进行反应,首先生成的是碳酸氢钙,之后迅速分解为无定形碳酸钙。温度对碳酸钙晶型影响显著,温度较高时,无定形碳酸钙优先转变为针状文石;温度较低时,无定形碳酸钙优先转变为球状球霰石。随后文石和球霰石均会通过溶解-重结晶作用逐渐转变为稳定的菱形方解石。常温下,反应过程中同时进行着新的球霰石的生成和球霰石转变为方解石两个过程,参与反应的二氧化碳浓度越高,晶体中球霰石的含量越高。     

以白云石为原料氨碱法制备球霰石及其生成机理研究

采用仿Solvay氨碱法,以白云石为起始原料,在碱性环境下制备出高球霰石含量的碳酸钙。XRD和SEM表征结果显示,碳化温度为20~40 ℃时的产品为球霰石;40~60 ℃时的产品为方解石;60~90 ℃时的产品为文石。球霰石的高倍SEM发现产品有许多微孔结构,对产品进行比表面积测定为32.653 m²/g,孔径为2.972 nm,为生物分子的装载提供了良好的空间。对球霰石的形成机理分析表明,NH₄⁺-NH₃缓冲体系不仅可以增加碳酸钙的过饱和度,还可以改善溶液环境,为球霰石的生长提供了一个良好的溶液环境,溶液中微量的Mg²⁺起到了促进完好晶型形成的作用。     

Ca2+对氯化体系中消毒副产物生成影响研究

Ca²⁺作为天然水体中常见金属离子,参与饮用水处理和输配过程。为研究氯化消毒过程中Ca²⁺对10种三卤甲烷(THMs)的生成情况和生物毒性的影响,以富里酸(FA)为底物,重点考察Ca²⁺浓度和pH对其THMs生成的影响,并通过紫外可见差分光谱分析Ca²⁺和FA的络合情况。实验结果表明,Ca²⁺通过与FA络合促进NaClO的衰减,THMs生成量随着Ca²⁺浓度增加呈先增大后减少的趋势。低浓度的Ca²⁺对碘代三卤甲烷(I-THMs)、氯代和溴代三卤甲烷(THM₄)的促进作用随pH的增大逐渐降低,且Ca²⁺对I-THMs的促进作用明显高于THM₄;进一步提高Ca²⁺浓度,可明显抑制THMs生成和降低THMs的细胞毒性。     

低钠光卤石冷结晶法制备氯化钾的收率研究

反浮选-冷结晶法制备氯化钾的工艺过程主要包括浮选、结晶、洗涤3个操作过程。其中,结晶过程的氯化钾收率相对较低。通过实验研究了结晶过程的分解液与低钠光卤石的质量比、加镁分解液的浓度、原矿杂质离子以及结晶温度等因素对氯化钾收率的影响。结果表明：质量比为1∶1.2时,能获取63%以上的收率,KCl纯度可达到95.06%;提高加镁分解液浓度有利于氯化钾结晶收率的提升,当浓度为2.5 mol/L时,收率可达74%以上;实验所选的Ca²⁺和SO₄^2-浓度范围为0.05~0.15 mol/L,SO₄^2-有利于提高KCl收率,Ca²⁺掺杂浓度大于0.1 mol/L时,会抑制氯化钾的结晶,从而使收率降低2.99%,当Na⁺掺杂浓度增加到0.3 mol/L时,KCl收率从63.66%降至52.53%;随着结晶温度的升高氯化钾的收率呈现明显的下降趋势,当温度为15 ℃时收率最高,可达76.55%,升温至25 ℃时收率降至63.39%。     

脲酶驱动不同晶型碳酸钙微纳米颗粒的制备

巴氏芽孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）产生的脲酶可水解尿素,生成的CO₂与氯化钙反应获得碳酸钙晶体,不同形式的脲酶溶液对碳酸钙晶型有显著影响。用发酵液上清液中的脲酶催化,可以获得由纳米级球霰石自组装成的介孔空心微米纯球霰石;用菌体中的脲酶催化可获得100%的方解石。红外光谱分析表明,细胞破碎后的粗脲酶溶液获得的椭圆形碳酸钙受到富含羟基物质的影响。进一步探究了脲酶活性和反应物浓度对球霰石的影响,并发现获得的纯球霰石在7 d内非常稳定,有望作为药物载体使用。     

脱硫废水纳滤浓水回流辅助软化实验研究

纳滤技术广泛应用于脱硫废水分盐处理中,纳滤技术可以实现脱硫废水中Cl^-和SO₄^2-的分离,其中分离出的SO₄^2-进入到纳滤浓水中。纳滤浓水中的SO₄^2-可以与脱硫废水中的Ca²⁺反应生成Ca SO₄微溶物沉淀,从而起到废水软化效果。通过模拟实验和工程实验分别进行了纳滤浓水回流辅助软化脱硫废水实验。实验结论证实,纳滤浓水回流后可以明显的降低废水中的钙离子浓度,起到辅助软化的作用。     

F-在方解石表面的吸附及其对方解石表面性质的影响

氟元素主要存在于磷矿和萤石等矿物中,这些矿物中都伴生有方解石脉石矿物,在浮选分离的弱酸条件下,矿物表面的F^-会部分溶出并吸附到矿物表面,从而影响矿物表面性质。本文研究了F^-在方解石表面的吸附及其对方解石表面性质的影响机理。结果表明,在矿浆pH 值为5.5时,F^-以化学吸附的方式吸附在方解石表面,随着吸附时间的增加吸附量逐渐增加,90 min时方解石对F^-的吸附达到平衡。在油酸钠(NaOL)为捕收剂时,F^-的存在会降低方解石表面的疏水性。通过Zeta电位测试、溶液化学计算和X射线光电子能谱仪(XPS)分析表明,F^-会和方解石表面的Ca²⁺反应生成CaF₂沉淀,占据方解石表面的Ca位点,降低NaOL在方解石表面的吸附量。     

深井降温系统管道结垢微观机理

以深部矿井降温系统管道内壁出现的结垢问题为研究对象,首先采集管道水样进行水质全分析测试,确定管道内成垢性离子并建立化学及数学模型,其次采用第一性原理计算方法研究得到了深部矿井降温系统管道结垢微观机理。结果表明,深井降温系统管道内壁结垢过程包括Ca²⁺和CO₃²⁺的结合结晶及MgCo₃、CaSO₄转化为CaCO₃的转化;理论分析及第一性原理计算结果表明,深井降温系统管道内壁结垢的主要影响因素为成垢性离子（Ca²⁺、HCO^-、Mg²⁺和SO₄^2-）,且和的存在会抑制碳酸钙结垢的产生。该研究对于深部高温热害矿井的降温系统的结垢产生机制以及采取合理的防、除垢措施,保障良好的矿井降温效果和安全生产具有理论指导意义。     

早期水热养护对铝酸钙水泥结构稳定性的影响

稠油热采常使用具有早强和耐高温特性的铝酸钙特种水泥完成固井作业，为保证固井安全和采油效率，需明确早期水热养护对水泥硬化体结构稳定性的影响。本文研究了20、50、80℃下水泥的强度发展、矿物相组成和微观结构。结果表明，水热养护过程中铝酸钙水泥中的钙铝黄长石、CAH₁₀和C₂AH₈等主要矿物相逐步转变为胶结性差的颗粒状水榴石，导致硬化体结构疏松多孔，进而引发硬化体抗压强度衰退。掺入粉煤灰和矿渣无法有效抑制晶型转变和结构破坏，但六偏磷酸钠改性可使矿物相保持结构稳定性，六偏磷酸钠溶出的Na⁺、HPO^-₄与铝酸钙水泥溶出的Ca²⁺、[AlO₄]^5-反应生成水化磷铝酸钠钙(N-C-A-P-H)凝胶相产物，进一步提高了硬化体的致密度和胶结特性。     

氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

以二水硫酸钙为原料在氢氧化钠-水体系中水热合成不同形貌的半水硫酸钙晶体,并通过XRD、XPS和电导率等手段对水热产物进行表征,研究了OH^-对水热产物晶体形貌的影响机理。结果表明,在碱性条件下可获得不同形貌的半水硫酸钙晶体,随着OH^-浓度的增大,纤维状形貌水热产物的含量减小而短柱状形貌的含量增多,且当OH^-浓度为1.0×10^-2 mol/L时水热产物以短柱状形貌为主。OH^-影响半水硫酸钙晶体形貌的原因：OH^-会消耗溶液中的Ca²⁺,从而促进二水硫酸钙的溶解,而Ca²⁺浓度的减少不利于半水硫酸钙晶体的成核生长;同时,OH^-对二水硫酸钙的促溶作用会增加溶液中SO₄^2-的浓度,从而促进半水硫酸钙晶体沿（110）和（200）晶面的生长;此外,OH^-在（002）晶面选择性吸附并与该晶面的Ca²⁺反应生成Ca（OH）⁺和Ca（OH）₂,从而阻碍半水硫酸钙晶体沿该晶面的生长。在以上3种作用下半水硫酸钙晶体形貌由纤维状向短柱状转变。本研究可为碱性条件下生产不同形貌半水硫酸钙晶体提供一定的理论依据。     

磷石膏脱硫钙渣浸取液中杂质对碳酸钙晶型的影响

磷石膏脱硫钙渣是磷石膏化学分解后产生的以氧化钙为主要成分的尾渣。以氯化铵溶液浸取磷石膏脱硫钙渣并碳化浸取液以制备轻质碳酸钙是一种有效利用磷石膏脱硫钙渣中钙资源的方法。本文分析了该方法在不同氯化铵浓度下浸取液的组成、钙浸出率及pH,同时为了研究浸取液中NH₄⁺、铁、铝、镁等对产品碳酸钙晶型的影响,配制了含有杂质离子的NH₄Cl-NH₃·H₂O溶液,比较了其碳化产品与相同条件下脱硫钙渣碳化产品的晶型差异。结果表明,随氯化铵浓度升高,浸取液pH降低,铝含量降低,铁、镁含量升高。在氯化铵浓度范围内,NH₄⁺对球霰石形成有促进作用,而铁、镁杂质对方解石形成有促进作用,由于铝离子存在形态不同,铝在1mol/L时对形成球霰石有促进作用,在大于1mol/L时对形成方解石有促进作用。当氯化铵浓度小于4mol/L时,各种杂质相互作用形成球霰石晶型,氯化铵浓度等于4mol/L时,各种杂质相互作用形成球霰石和方解石混合晶型。     

贵阳市秋冬季大气颗粒物化学组分特征分析

为研究贵阳市秋冬季节大气颗粒物化学组分特征,于2021年11月18日—2021年12月4日在花溪区、乌当区、息烽县、修文县同步采集PM₁₀和PM_2.5样品,并对其质量浓度、水溶性离子、碳组分和无机元素进行了分析。结果表明PM₁₀质量浓度呈花溪区>息烽县>修文县>乌当区的分布特征,PM_2.5质量浓度呈息烽县>花溪区>修文县>乌当区的分布特征;PM₁₀、PM_2.5中水溶性阳离子以Ca²⁺、NH₄⁺、K⁺为主,花溪区Ca²⁺、K⁺的含量相对较高,阴离子以SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-为主,息烽县SO₄^2-、NO₃^-<...