镁铝水滑石对水中Sb(V)的吸附性能研究

采用共沉淀法合成了阳离子摩尔比为2∶1(2Mg/Al LDHs)和4∶1(4Mg/Al LDHs)的镁铝水滑石,利用X射线衍射仪、比表面积及孔径分布仪和zeta电位分析仪表征了两种水滑石的基本性质,并且研究了不同p H值、不同时间、不同初始浓度以及共存离子种类等因素对镁铝水滑石吸附Sb(V)的影响。结果表明,由于CO_3~(2-)在层间的排列方式不同导致镁铝水滑石晶面间距存在明显差异;并且两种水滑石具有较高的总孔容积、比表面积和等电点。镁铝水滑石对Sb(V)的吸附动力学和吸附等温式分别可以由假二级动力学模型和Langmuir吸附等温式描述。模型拟合结果显示,2Mg/Al LDHs的吸附速率和吸附量分别高达0.19 g/(mg·h)和50.52 mg/g。镁铝水滑石对Sb(V)的去除机制主要包括表面物理吸附、阴离子交换和静电吸引等。     

不同碱源对合成MgAl-LDHs的结构及除氯性能的影响

为了获得除氯性能较好的镁铝类水滑石,研究了碱源对合成镁铝类水滑石的结构及除氯性能的影响。采用水热合成法,分别以尿素和氢氧化钠为碱源,硝酸根金属盐溶液为前驱体合成了LDHs-A和LDHs-B,采用XRD、SEM、BET、FTIR测试分析了不同碱源对镁铝类水滑石微观形貌的影响,通过氯离子吸附试验比较了2种类水滑石的除氯性能及除氯机理。结果表明,LDHs-A和LDHs-B均具有类水滑石结构的XRD特征峰,呈片层状结构,晶粒尺寸分别为1 000～2 000 nm、200～400 nm,比表面积分别为40.804 m²/g、62.609 m²/g,饱和吸附量分别为45.41 mg/g和78.69 mg/g。LDHs-A为碳酸根插层镁铝类水滑石,LDHs-B为硝酸根插层镁铝类水滑石。LDHs-A符合准一级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,除氯机理主要为单层物理吸附;LDHs-B符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,除氯机理主要为单层化学吸附。     

Mg-Al水滑石晶粒生长特性研究

以水镁石和Al(NO₃)₃·9H₂O为镁源和铝源,采用液相共沉淀法合成Mg-Al水滑石,重点考察了溶液中Mg²⁺浓度、晶化时间和晶化温度对Mg-Al水滑石晶体结构、晶粒尺寸及晶面选择性生长的影响规律,并通过XRD,SEM等对合成产物进行了表征。结果表明：提高Mg²⁺浓度,Mg-Al水滑石晶体结构规整性降低,对水滑石层板和层板叠合方向的发育和生长不利,晶粒尺寸减小;在Mg²⁺浓度不变的情况下,固定晶化温度而延长晶化时间,或固定晶化时间而提高晶化温度,Mg-Al水滑石的晶体结构均趋于完整,晶粒尺寸显著增大,其沿a轴方向的生长速率比沿_c轴方向的生长速率快,即［110］晶面的生长速率比［003］晶面的生长速率快。在Mg²⁺浓度为0.12 mol/L,晶化时间为8 h,晶化温度为80 ℃的条件下,制得了粒度达到纳米级的Mg-Al水滑石。     

镁/铝异种材料连接界面的显微组织与结合强度研究

用镁铝共晶合金粉末作为连接剂,分别在420°C和450°C下加压保温一定时间,对AZ91D镁合金与5056铝合金进行了连接.用扫描电子显微镜及配备EDS能谱,对铝、镁合金结合界面的显微组织进行了分析.结果表明,镁铝共晶粉末与两侧基体形成了明显的扩散层,420°C时扩散层由α-Mg+Mg17Al12层、Mg2Al3层、α-Al层组成,450°C时扩散层由Mg17Al12层、Mg2Al3层、α-Al层组成.通过三点弯曲实验对界面结合强度进行测试,结果表明,当450°C下保温90 min时,镁/铝合金连接效果最佳,强度约达27 MPa.     

镁/铝异种材料连接界面的显微组织与结合强度研究

用镁铝共晶合金粉末作为连接剂,分别在420 °C和450 °C下加压保温一定时间,对AZ91D镁合金与5056铝合金进行了连接.用扫描电子显微镜及配备EDS能谱,对铝、镁合金结合界面的显微组织进行了分析.结果表明,镁铝共晶粉末与两侧基体形成了明显的扩散层,420 °C时扩散层由α-Mg+Mg17Al12层、Mg2Al3层、α-Al层组成,450 °C时扩散层由Mg17Al12层、Mg2Al3层、α-Al层组成.通过三点弯曲实验对界面结合强度进行测试,结果表明,当450 °C下保温90 min时,镁/铝合金连接效果最佳,强度约达27 MPa.     

超重力法制备高分散性镁铝水滑石及其对铀酰离子的吸附性能

以硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O)和硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)为原料、尿素(CO(NH₂)₂)为沉淀剂,利用超重力法制备了粒径分布均匀、高分散的片状微细镁铝水滑石。通过扫描电镜、X射线衍射仪及激光粒度分布仪对样品进行了分析表征,比较了传统水热合成法与超重力法制备镁铝水滑石的形貌和粒径分布,分析了镁铝水滑石微细颗粒间形成团聚的机理,考察了异丁醇共沸蒸馏干燥工艺对产品分散性的影响,并研究了制备的镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs)对铀酰离子(UO₂²⁺)的吸附性能。结果表明,利用超重力法制备的微细Mg-Al-LDHs粒径分布均匀,为六方片状,粒径在1～2.5 μm之间; 使用非均相共沸蒸馏方法进行干燥,可有效防止Mg-Al-LDHs粉体团聚。在吸附时间120 min、UO₂²⁺初始浓度35 mg/L、吸附剂投加量0.01 g(废水体积30 mL)、pH=6、吸附温度50 ℃条件下,Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺的饱和吸附量为118.57 mg/g。表明Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺具有良好的吸附性能,是处理含铀废水的一种潜在吸附剂。     

基于催化臭氧氧化水溶液中氨氮的Mg/Mn催化剂 制备研究

采用均匀共沉淀法制备Mg/Mn复合金属氧化物催化剂,研究该催化剂对水中低浓度氨氮的催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮吸附分析对制备的催化剂进行表征,研究制备工艺条件对催化剂微观结构、比表面积和对氨氮催化降解的影响,探讨了催化剂降解氨氮的机理。结果表明,500℃煅烧4 h得到的Mg∶Mn摩尔比为8∶2的催化剂表现出较高的催化活性,且对气态含氮物质的选择性最好,催化剂成絮状结构,表面蓬松且粗糙,比表面积为31.884 5 m2/g。Mg/Mn复合金属氧化物催化臭氧氧化氨氮的机理为Mg/Mn催化O3分解产生(·OH),从而降解氨氮。     

即时合成MgAl13-LDH处理高氟水的效果

高氟水在我国西北地区分布广泛,长期饮用高氟水易患全身性慢性疾病,甚至对人脑神经造成损害,使人丧失劳动能力。这不仅严重危害着当地人民的身体健康,也制约着当地的经济发展。层状双氢氧化物（LDH）具有优异的阴离子交换性能,在对高氟水的处理方面具有一定的优越性。通过以Al13即时合成的镁铝型LDH与以AlCl3即时合成的镁铝型LDH对高氟水进行处理进行对比,考察了各个影响因素以及反应条件对处理效率的影响。结果表明,该技术对含氟5 mg/L以下的高氟水地下水有良好的处理效率,在最佳反应条件下,出水可以达到世界卫生组织（WHO）所规定的饮用水卫生标准,降低高氟水给人体带来的危害。即时合成LDH较为适宜的反应条件为:溶液pH值为105,Mg2+浓度为48 mg/L,Al13浓度为006 mmol/L,Ca2+浓度为20 mg/L,即Mg2+/Ca2+为2∶〖KG-*2〗1,反应时间8 min,该条件下氟离子去除率可以达到70%左右。此时Mg2+和Al13水解较完全,综合去除效果最好,且生成固体中没有发现其他的物相。通过Mg/Al13/MgAl13-LDH的单独实验表明,相对于铝盐,即时合成LDH的去除效果更好。采用北大自来水为水样,在优化条件上,证明以Al13即时合成的镁铝型LDH比以AlCl3即时合成的镁铝型LDH对F-的去除率更优。该方法可以在水处理过程中即时合成LDH,既能达到处理高氟水的目的,又省去了LDH在实验室合成过程中的复杂且严格的条件控制、固液分离、干燥以及粉碎等步骤。采用絮凝性能更好的Al13为金属离子M3+即时合成MgAl-LDH,用以处理高氟水效果更好,为将LDH应用于实际水处理方面提供了参考。     

反应时间对镁铝水滑石结构的影响

以NaAlO_2和MgCl_2·6H_2O为主要原料,Na_2CO_3和NaOH为沉淀剂和pH值调节剂,采用共沉淀法,在不同反应时间和反应温度下制备了镁铝水滑石,并利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对镁铝水滑石进行表征。结果表明,制备的水滑石的衍射峰强且尖锐,对称性较高,具有良好的结晶度,反应时间增加使水滑石晶面的层间距增加,而且有利于水滑石的结晶与生长;反应时间增加,能延缓水滑石向金属氧化物转化的过程,提高水滑石的热稳定性,水滑石由片状结晶逐步向小尺寸晶型转变,且水滑石晶粒越来越规整;随着温度的升高,水滑石的晶粒结晶性更好但尺寸有增大趋势。     

利用活性石灰制备碳酸钙晶须的工艺研究

以工业活性石灰为原料,采用碳酸化法合成碳酸钙晶须。分别研究了镁钙比、反应温度、搅拌速度和二氧化碳通气量四个因素对合成碳酸钙晶须的影响。研究结果表明:反应温度对碳酸钙晶须的合成影响最大,其次为镁钙比和二氧化碳的通气量,搅拌速度的影响最小;当镁钙比为2,反应温度80℃,搅拌速度100~130 r/m in,二氧化碳的通气量70~100mL/m in,可以获得长度25~30μm,长径比28左右,大小均匀的文石型碳酸钙。      

工业钛液制备钛酸钡实验研究

以硫酸法钛白生产过程中的中间产品工业钛液(TiOSO₄)为钛源, 通过常温水解获得正钛酸, 以草酸溶解获得草酸氧钛酸, 再与氯化钡共沉淀得到草酸氧钛酸钡, 高温煅烧后制备出了合格电子级钛酸钡产品, BaTiO₃纯度为99.6%, 钡钛摩尔比为1.005。最佳制备条件为: 钛液水解pH值为2.5～3.5, 草酸氧钛酸生成温度和草酸氧钛酸钡共沉淀温度均为50～70 ℃, 共沉淀pH值为2.5, 煅烧温度为800 ℃, 煅烧时间2 h。分析表明, 以工业钛液为钛源生产钛酸钡的成本明显低于偏钛酸。     

由含钛高炉渣低温酸碱法制取富钛料

根据攀枝花高钛型高炉渣的组分性能和特点, 采用低温化学分离提取法, 将含钛高炉渣中的其它主要杂质组分除去, 使钛富集成可用于工业生产的富钛料。试验过程分2个步骤: 第一步是将5～6 mol/L盐酸溶液按酸渣比为0.9～1.0的比例, 在100 ℃下与空冷含钛高炉渣反应4 h, 将主要的酸溶性组分镁、铝、钙等分离; 第二步用NaOH与前面得到的主成分为钛和硅的过滤渣在碱渣比为0.5, 100 ℃下反应2 h, 将硅与钛组分分离, 即得到含TiO₂达73%左右的富钛料。     

AZ91D镁合金的微弧氧化研究

对KOH、Na3PO4、Na3AlF6溶液中AZ91D镁合金的微弧氧化进行了研究 ,结果表明 :该镀液最佳溶液浓度为 70g L、2 0g L、3 0g L ,能形成较好的微弧氧化膜 ,而且离子含量稳定 ,pH值基本不变 ,分散能力好 ,所得膜层厚度均匀 ,主要由MgO和MgAl2 O4组成 ,还有少量的Al2 Mg3存在     

Mg及TiH2添加量对熔体发泡法制备泡沫铝的性能影响

采用熔体发泡工艺,以TiH2作为发泡剂制备泡沫铝。研究了不同TiH2添加量和不同Mg添加量对铝熔体发泡效果的影响;并对泡沫铝试样的孔隙率和孔径进行测量。通过XRD对泡沫铝中物相进行分析,利用扫面电镜观测了孔隙的微观形貌。最后,对泡沫铝的压缩性能进行测试。结果表明：Mg能显著提高熔体发泡法制备泡沫铝的发泡效率和试样孔隙率,其最终主要以Al3Mg2和MgAl2O4等形式存在于泡沫铝中。当Mg和TiH2的添加量均为为1.5wt%时,制备的泡沫铝孔径均匀,压缩性能良好,且有较好的吸能能力。     

Al和Mg共掺杂LiFePO4/C正极材料的电化学性能研究

采用高温固相法合成了LiFePO₄/C和Al、Mg共掺杂的LiFe_0.95Al_0.03Mg_0.02PO₄/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量仪(EDS)、恒流充放电测试、循环伏安法(CV)等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。XRD结果表明,Al、Mg共掺杂后的样品并没有破坏LiFePO₄的橄榄石结构,同时还增强了LiFePO4结构的稳定性、提高了电子导电性和Li⁺扩散速度;通过SEM和EDS观测到LiFePO₄呈球形颗粒,并在复合样品中检测到有Al和Mg元素存在。分别以0.5C、1C、3C和5C倍率充放电,LiFe_0.95Al_0.03Mg_0.02PO₄/C的放电比容量分别为145.1、142.6、133.2和124.9 mAh/g;1C倍率下循环30次后仍保持99.2％的初始容量,显示出良好的循环寿命。     

nAl3+/(nAl3++nMg2+)对MgAl-NO3--LDHs层间域环境影响及控制

采用共沉淀法制备了不同层板中Al3+摩尔分数x值(x=nAl3+/(nAl3++nMg2+),其中x值为0.29～0.6)的MgAl-NO3-LDHs化合物,研究了Al3+摩尔分数对MgAl-NO3--LDHs层间域环境的影响.XRD分析表明,当x从0.6降至0.29时,MgAl-NO3--LDHs的结晶度逐渐提高.LDHs的层间距随x值减小而增大,NO3-由x为0.6时的与层板平行排布,变为x为0.29～0.5时的与层板呈倾斜排布.晶胞参数c随着x值的减小而增大,晶胞参数α、沿(003)晶面垂直方向上的晶粒尺寸D003和沿(110)晶面垂直方向上的晶粒尺寸D110受x值变化的影响较为复杂.FT-IR分析表明,在高x值(x为0.4～0.6)时MgAl-NO3--LDHs中NO3-基团的红外活性增强,而在低x值(x为0.29～0.33)时其红外活性减弱.     

赤泥基胶凝材料钙硅比对Na+固化性能的影响

运用NMR、IR等分析手段,采用结构分析的方法研究了赤泥基胶凝材料的水化过程,揭示了胶凝材料钙硅比对水化产物Na+固化性能的影响规律。结果表明,随着钙硅比的降低,在Al对Si的取代作用下,［Si(Al)O₄］结构单元聚合度增大,桥［SiO₄］、［AlO₄］四面体增多,Si以Q¹、Q²结构形式存在的C-S-H凝胶转变为具有SiQ²、SiQ³和SiQ⁴结构单元的(Na,Al)-C-S-H凝胶,利于Na⁺以化学吸附和化学固溶形式的固化。     

一种新型增效剂协同下铝土矿的油酸浮选

针对脂肪酸类捕收剂用于铝土矿正浮选脱硅所存在的捕收剂效率低、用量大问题,配制了一种新型的脂肪酸类捕收剂的增效剂DT。用该增效剂协同油酸对河南某低铝硅比一水硬铝石型铝土矿进行脱硅粗选条件试验,结果表明：DT与油酸的合适配比为2∶8。在此配比下,500 g/t DT+油酸所获粗精矿的氧化铝回收率比500 g/t单一油酸所获粗精矿的氧化铝回收率高出8.90个百分点,而单一油酸要取得与配比为2∶8的DT+油酸相近的粗选氧化铝回收率,用量需达到800 g/t。在粗选条件试验和开路流程试验基础上进行闭路流程试验,结果表明：以碳酸钠为pH调整剂、配比为2∶8的DT+油酸为捕收剂,在-74 μm占93%磨矿细度下,经1次粗选、2次精选,可将矿石的铝硅比从3.27提高到8.13,氧化铝回收率达到76.67%,而DT+油酸的全流程总用量仅800 g/t。由以上试验结果可知,所配制的增效剂DT对油酸有显著的增效作用。     

Si、Mg添加量对Al-Mg-Si合金的显微组织和Mg2Si相形貌的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究分析了Al-8.8Mg-9.2Si、Al-12.6Mg-7.4Si、Al-15.4Mg-9.8Si三种不同Mg₂Si含量的合金在金属型下的铸态凝固组织演化。结果表明,合金的凝固路径为L→L₁+Mg₂Si→L₂+Mg₂Si+(Al+Mg₂Si)_二元共晶→Mg₂Si+(Al+Mg₂Si)_二元共晶+(Al+Mg₂Si+Si)_三元共晶,室温下的凝固组织为一定量的初生Mg₂Si相、二元共晶和三元共晶集群构成。随着Si含量和Mg含量的增加,初生Mg₂Si相的数量增加,其生长形态由八面体多边形向二次枝晶壁较为发达的树枝晶状转变,共晶Mg₂Si相的形态并没有明显的转变。通过对比Al-12.6Mg-7.4Si、Al-15.4Mg-9.8Si合金的凝固组织形貌,发现共晶晶胞的纵横比率累积值随着计算Mg₂Si含量的增加而下降。