煤矸石酸碱一步催化法制备SiO2气凝胶

以山西朔州煤矸石为单一硅源, 采用酸碱一步催化法制备超疏水二氧化硅气凝胶材料。通过单因素浸出试验, 考察了盐酸浓度和酸浸温度对氧化铝浸出的影响、氢氧化钠浓度和碱浸温度对二氧化硅浸出的影响、酸碱一步催化时盐酸浓度对气凝胶的影响。结果表明:当酸浸过程中盐酸浓度为3 mol/L、酸浸温度100 ℃、氢氧化钠浓度3 mol/L、碱浸温度80 ℃、酸碱一步催化过程中的盐酸浓度为2 mol/L时,氧化铝浸出率达81.26%、二氧化硅浸出率达86.53%,气凝胶样品的表观密度、比表面积和疏水角分别为0.04 g/cm3、610.68 m2/g和144.8°。该技术为煤矸石的综合利用提供了一种有效途径。      

合金中铋银的电解分离行为及其影响机制

在HCl-NaCl-BiCl₃-H₂O体系下, 对铋银合金中铋、银进行了电解分离研究, 考察了温度、电流密度、Bi³⁺浓度、酸度、NaCl添加量等对铋、银分离效果的影响。采用金相显微镜观察了不同电流密度及Bi³⁺ 浓度下阴极铋的形貌。实验结果表明, 在温度40 ℃、电流密度150 A/m²、NaCl添加量80 g/L、HCl浓度60 g/L, Bi³⁺浓度80 g/L条件下, 铋在阴极呈致密片状析出与银实现分离, 其纯度达99.5%以上, 电流效率大于99%, 阴极铋电耗约180 kW·h/t。     

焙烧温度对硅藻土陶粒孔隙特征的影响

利用天然粘土和硅藻土作为主要原料,制备曝气生物滤池陶粒滤料。研究了焙烧温度对滤料孔径分布、比表面积、显气孔率等性质的影响。SEM形貌分析、压汞法孔径分析及其它的测试结果表明,当焙烧温度在950~1 050 ℃,可以制备出表面粗糙、物理化学稳定性良好的生物滤池陶粒滤料,滤料的比表面积7.76~5.49 m²/g,孔径范围0.003~10 μm,显气孔率73.88%~71.44%,容重0.77~0.84 cm³/g,有关性能指标优于进口陶粒滤料。     

金属离子对滑石浮选行为的影响及机理研究

滑石常存在于硫化矿中影响硫化矿浮选精矿的质量。为了解金属离子对滑石浮选行为的影响和作用机制,考察了Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺对滑石纯矿物浮选、滑石表面ζ电位及滑石与气泡之间诱导时间的影响。结果表明：Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺均可在滑石表面形成吸附;Ca²⁺对滑石可浮性影响不大;添加Mg²⁺后,当pH＞10时,滑石可浮性降低;添加Cu²⁺后,滑石在pH=4~10范围被抑制,并且在pH值为6左右时Cu²⁺对滑石抑制作用最强;Fe³⁺在pH=3~9的范围内能够抑制滑石,并且在pH值为7左右时对滑石抑制作用最强。溶液化学计算结果表明,溶液中的金属络合离子可以改变滑石的表面电位,而氢氧化物沉淀吸附在滑石表面会降低滑石的可浮性。静电作用能计算结果表明：当pH值低于氢氧化物的零电点时,金属离子形成的氢氧化物沉淀会特定地吸附于滑石表面,产生多相凝聚,导致滑石表面亲水性增强,可浮性降低;当pH值大于氢氧化物的零电点时,凝聚现象减弱,滑石表面疏水性增强,可浮性提高。试验结果对含滑石硫化矿中滑石的抑制和分离有一定的指导作用。     

CaCO3/硅灰石复合材料制备及其疏水性能研究

以天然硅灰石为原料,采用一步碳化法制得CaCO₃/硅灰石（W@C）复合材料,并对其表面进行有机改性。采用BET、XRD、SEM、FT-IR和TG-DSC等表征复合材料的比表面积以及改性前后产物的物相组成、形貌、基团和热稳定性。结果表明:当CaO添加量为25%、碳化温度为15℃、CO₂流速为0.08 m3/h、聚乙二醇用量为4.37 g/L时,可制得比表面积为15.28 m2/g的W@C复合材料,其比表面积比天然硅灰石提高了500%。W@C复合材料未改性时,接触角为19.37°,活化指数为0;采用1.5%硬脂酸钠改性W@C复合材料,接触角和活化指数分别增大至118.02°,99.9%,疏水性能显著提高。硬脂酸钠通过物理吸附包覆在W@C复合材料表面。      

过渡金属对煤自燃影响的实验研究

为了分析过渡金属对煤自燃特性的影响，选用煤中含量较高的Fe、Mn、Cu三种金属离子的化合物添加到煤中进行实验研究。首先，利用热重分析法、差示扫描量热法分析了煤的着火温度、质量变化、表观活化能、放热量参数；其次，根据氧化过程中指标性气体的释放情况来分析三种金属离子对煤自燃的影响；最后，通过红外光谱测试分析了三种金属离子对煤低温氧化过程中活性基团的影响。实验结果表明：添加Fe²⁺和Cu²⁺后，分别使煤样的着火点温度降低了23℃和20℃,并降低了煤氧反应的活化能，且增加了煤样的氧化放热量324.1 J/g和42.6 J/g,说明Fe²⁺对煤自燃的促进作用最强，Cu²⁺对煤自然氧化前期影响明显，而Mn²⁺对自燃过程中的特征温度、放热量和气体释放量影响较小。通过红外光谱测试得到Fe²⁺和Cu²⁺加速了煤低温氧化过程中-COOH、-CH₃、-CH₂-和-OH活性结构的反应，而Mn²⁺     

低硅铁尾矿多孔陶粒的制备及污水处理效果

以某低硅铁尾矿为主要原料制备出了尾矿添加量达77%的多孔陶粒,并通过试验室曝气生物滤柱考察了所制备陶粒对模拟生活污水的处理效果。结果表明：该陶粒表面粗糙,内部多孔,表观密度、显气孔率和平均孔径分别为1.33 g/cm³、54%和19.80 μm,重金属浸出试验浸出液中的重金属浓度符合国家地表水环境质量标准。以该陶粒为滤料的曝气生物滤柱对模拟污水的处理效果良好,COD_Cr、NH+₄-N、TN的去除率分别为84.26%、84.01%和25.87%;滤柱内陶粒上附着的微生物种类丰富,进水端单位质量陶粒上的生物脂磷总量可达371.63 nmol/g,陶粒表面和内部分别占90.79%和9.21%。     

CuS花状空心微球制备工艺及其光降解性能研究

以硝酸铜、硫脲为原料, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂, 采用一步溶剂热法制备了CuS花状空心微球。采用XRD、SEM-EDS、BET、UV-Vis DRS等手段对样品进行表征,并研究了样品对亚甲基蓝溶液的光-类芬顿降解行为, 考察了H₂O₂添加量、温度、pH值对光降解性能的影响。实验结果表明:制备的样品均为六方晶系铜蓝型结构的CuS, 其形貌受表面活性剂的影响; 3D花状空心微球结构由平均厚度约为30 nm的纳米片彼此交替相连组装而成; 添加了PVP的样品CuS花状空心微球的孔径减小, 比表面积和孔容积增大, 光降解性能提高了约30%; 在H₂O₂(30%)添加量0.8 mL、温度25 ℃、pH=6条件下, 可见光光照30 min后, CuS花状空心微球对亚甲基蓝的降解率可达93.0%。     

地质聚合物发泡材料的制备和性能

以偏高岭土基地质聚合物为基体,以双氧水和十二烷基磺酸钠为混合发泡剂,制备出地质聚合物发泡材料。研究了发泡剂添加量、水分添加量及固化温度对地质聚合物发泡材料性能的影响。实验结果表明,发泡剂的添加量对该多孔材料的性能影响最大,其次为固化温度,水分含量影响最小。当发泡剂的添加量为3.5%,水分添加量为18%,固化温度为40℃,所得地质聚合物发泡材料性能优良,其孔隙率为76%,孔径小于0.5 mm,体积密度为0.3949 g/cm3,抗压强度为1.45 MPa,在轻质耐火保温建筑材料市场上具有很大的潜力。     

La负载赤泥-粉煤灰基多孔陶瓷制备研究

以赤泥和粉煤灰为主要原料,添加造孔剂制备了赤泥-粉煤灰基多孔陶瓷基体,在基体表面负载稀土制备了La负载赤泥-粉煤灰基多孔陶瓷。结果表明:赤泥和粉煤灰比例为8∶2,造孔剂添加量为40%,在1 020 ℃下烧结、保温60 min制备的多孔陶瓷的气孔率为52.5%、体积密度为1.83 g/cm³、碎裂应力为121.26 N,稀土负载量为1.61%,对Cr(Ⅵ)吸附量为0.405 6 mg/g。     

氧化铝厂赤泥制备脱硫剂及其脱硫性能研究

针对赤泥脱硫剂效率低和寿命短的问题,在水浴条件下利用Ca(OH)2对赤泥进行热改性,获得了脱硫性能较好的热改性脱硫剂.适宜的水浴热改性条件为:Ca(OH)2与赤泥质量比1:1、温度60℃、时间6 h、液固比3:1.脱硫实验结果表明,赤泥脱硫剂经3 h脱硫反应,脱硫效率从100％降到了45％;热改性赤泥脱硫剂经10 h脱...     

褐铁矿颗粒的CO磁化焙烧还原特性研究

针对包头固阳褐铁矿磁化焙烧过程中含有丰富孔隙结构的特点, 采用氮气吸附法在77 K 下对-0.074 mm褐铁矿粉进行了吸附-脱附等温线测定, 研究了其孔径分布、比表面积等孔结构变化, 计算得到其脱水矿的体积比表面积为1.152×10⁸ m²/m³。在此基础上, 考虑到还原气体浓度、化学反应和孔隙结构变化对褐铁矿颗粒磁化焙烧过程的影响, 提出了传热、传质与孔隙变化的耦合动力学模型, 以模拟褐铁矿颗粒在773～873 K温度区间下的磁化焙烧过程。通过数值计算得到颗粒在不同温度下的还原度随时间的变化, 同时模拟了一氧化碳在颗粒内部的浓度分布变化, 颗粒粒度为-74 μm, 873 K下, CO浓度为10％时, 还原度达到1时所需时间为80 s。     

高纯硫酸锰制备球形四氧化三锰的研究

以高纯硫酸锰、片碱及氯化铵为原料, 采用化学络合沉淀法制备球形四氧化三锰, 通过优化氨锰比、搅拌强度、pH值、温度等工艺参数, 于30 L反应器中制备出球形四氧化三锰产品。实验结果表明, 在锰浓度120 g/L、pH值8.3~8.7、铵锰比1∶4、搅拌频率40 Hz时, 能够得到Mn含量70.4%、Na含量0.019%、S含量0.048%、颗粒粒径D₅₀=10.50 μm、比表面积0.44 m²/g、振实密度2.41 g/cm³、具有良好分散性的球形四氧化三锰。     

中低品位菱镁矿煅烧产物硫化氢脱除性能研究

中低品位菱镁矿因难以直接利用而大量堆积,制备高温脱硫剂是其资源化利用的有效途径之一。 研究 了不同煅烧温度和煅烧时间下煅烧产物的脱硫性能,并通过 XRD、SEM、BET 表征产品的晶粒尺寸、比表面积及孔径等性质,从微观角度分析 H₂S 脱除机理。 在煅烧温度 750 ℃和煅烧时间 30 min 的条件下,煅烧产物的比表面积可达 168. 42 m² / g、平均孔径为 4. 44 nm,且晶粒尺寸较小(9. 10 nm)。 将此条件下获得的煅烧产物用于脱硫,在吸附温度 500 ℃ 、空速 7 200 h^-1 的工况下,H₂S 穿透时间为 162 min,穿透硫容可达 14. 75 mg / g。 研究结果为中低品位菱镁矿的资源化利用提供了新途径。     

硅藻土/竹炭复合材料的制备及孔结构表征

本研究以竹炭为主要原料,添加硅藻土,以硅铝复合物为粘结剂,经粘结造粒、表面包覆改性、高温煅烧等工艺,制备了一种新型硅藻土/竹炭复合材料。采用氮吸附法对其孔结构进行表征,结果表明,BET比表面积为142.563m2/g,总孔容为0.156cm3/g,相比竹炭,比表面积有所降低,但总孔容却提高了43.12%,意味着吸附容量增大了;孔隙分布也较合理,微孔率、介孔率和大孔率分别为44.23%、32.05%和23.72%,克服了硅藻土和竹炭孔径分布过窄的缺点。由此表明在竹炭中添加硅藻土制备介孔率高、孔径分布均匀、吸附容量大的吸附材料是一种可行的方法。     

压汞法分析C/C复合材料平板的孔隙结构

以PAN基炭纤维针刺整体毡为预制体, 经CVI增密获得了C/C复合材料平板, 采用压汞法分析了该材料的孔隙结构。结果表明, 随着CVI增密过程的进行, 材料的孔隙率和平均孔径下降, 但孔隙数量先上升后下降, 在密度为1.2 g/cm³时达到最高点; 孔隙的最可几孔径随密度升高而降低并向15 μm趋近; 大于60 μm的大孔体积分数随密度升高而下降, 小于1 μm的微孔体积分数上升; 比表面主要贡献来自孔径小于20 nm的微孔, 在密度为1.46 g/cm³时, 比表面最大。     

氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜的工艺参数研究

采用硫酸铜电解液,在高度阴极极化条件下,利用阴极析出的氢气泡"模板"电解沉积制备三维多孔铜。研究了电流密度、电沉积时间以及添加剂(Cl^-、PEG)对多孔铜孔径、孔壁结构以及铜晶粒形貌的影响。结果表明,在0.4 mol/L CuSO₄、1 mol/L H₂SO₄组成的基础电解液中,以纯铜作阳极、纯镍作阴极,当电流密度为3 A/cm²时,通电25 s可在阴极上制备出平均孔径为53μm的多孔铜。向电解液中加入Cl^-,会使多孔铜结构变得致密和光滑,但会使孔径过度增加;加入PEG,微孔结构变得比较规则,孔径也明显减小,但多孔铜结构不致密;在120 mg/L Cl^-和80 mg/L PEG的协同作用下,可制得孔隙分布均匀、孔壁致密光滑的多孔铜。     

不同实验因素对氧化锌光催化性能的影响

以氯化锌和氢氧化钠等为原料, 借助正交实验设计方法, 通过水热法合成了具有不同形貌和光催化活性的ZnO粉体材料。采用XRD、SEM及紫外-可见分光光度计等表征方法研究了Zn²⁺/OH^-离子比、Zn²⁺浓度、水热温度和水热时间等因素对ZnO微观形貌和光催化性能的影响。结果表明, Zn²⁺/OH^-离子比对ZnO的粒径、微观形貌和光催化性能有较大的影响。当Zn²⁺/OH^-离子比为1∶5时, ZnO粉末样品呈现二维片层状形貌, 且光催化活性优于长径比较大的棒状或棱柱状ZnO, 这可能是片状形貌ZnO的比表面积和活性面较大的缘故。