钙碳比对CaSO4-CaCO3-(NH4)2CO3-H2O体系反应-结晶过程的影响

在CaSO₄-CaCO₃-（NH₄）₂CO₃-H₂O反应体系中,生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是石膏溶解。溶解表面被新生的碳酸钙结晶覆盖是重要影响因素。基于反应面模型,通过调整钙离子溶出速率与碳酸根加入速率之比（钙碳比）,将反应-结晶面控制在溶解表面的固液扩散边界层临界距离之外从而避免覆盖。实验采用表面积一定的天然纯净块状石膏试样,并向溶解体系滴加碳酸铵溶液,使钙碳比分别为0.125、0.25、0.5、1、2、4和8,观察碳酸钙在石膏表面的包覆现象,并预测反应-结晶面与溶解表面之间的微距离。结果显示,当钙碳比为0.125、0.25、0.5和1时,试样表面出现碳酸钙包覆但包覆量随λ增大而减小;当钙碳比为2、4和8时,试样表面不出现包覆,碳酸钙结晶生成于液相主体。将钙碳比为1视为临界值,该条件下反应-结晶面与溶解表面的微距离大于18 μm。     

乙二胺对CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O反应体系制备球霰石络合作用的研究

烟气CO_2与工业固废磷石膏(CaSO_4·2H_2O)在CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O多相复杂体系中生成碳酸钙与硫酸铵,反应体系中游离的Ca~(2+)浓度呈下降趋势,产物CaCO_3为方解石和球霰石混合晶型。研究以乙二胺为添加剂,在固定搅拌转速、CO_2流量、氨水浓度的条件下,研究乙二胺(EDA)对CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O反应体系制备球霰石的影响及作用机理。结果表明:添加剂乙二胺以钙络合剂的形式参与反应抑制结晶,将反应体系的诱导期延长至60 min,根据质量守恒定律和配位解离平衡模拟的硫酸根浓度理论值与硫酸根浓度实验值、钙元素浓度实验值之间的误差小于20%。钙以游离态或与乙二胺形成配合物的形式存在于溶液中,钙浓度呈先上升后下降趋势,上升阶段钙浓度大于20℃时CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O的溶解度15 mmol×L~(-1),获得单一形貌的碳酸钙产品球霰石。随着乙二胺浓度的升高,诱导期内体系中钙浓度增加。通过延长诱导期,将反应结晶过程中的溶解与结晶过程分离,为直接制备纯净球霰石提供理论和可行性方面的指导。     

晶种添加量对CaSO4·2H2O-NH4OH-CO2溶解-结晶 耦合体系碳酸钙结晶速率和粒径分布的影响

考察晶种添加量对CaSO_4·2H_2O-NH_4OH-CO_2溶解-结晶耦合体系碳酸钙结晶速率和粒径分布的影响,探究结晶过程中成核与晶体生长机制。结果表明,随着晶种添加量由0增加到0.4 g/L,晶体生长速率由0.103 4μm/min逐渐增加到0.723 4μm/min,新核生成速率由5.368 9×10~(-2)/(μm~3·min)逐渐减小到3.970 6×10~(-3)/(μm~3·min)。添加晶种后碳酸钙粒径分布变窄,平均粒径增大,当晶种添加量为0.4 g/L,相比未添加晶种条件下的晶体产品,其粒径分布的变异系数减小了56.74%,中位径(D_(50))增大了427.42%。     

磷石膏-氨-水固碳反应体系氨浓度对石膏颗粒溶解速率的影响

磷石膏-氨-水固碳反应体系中石膏颗粒的溶解,是三相流化矿化反应系统的控制性步骤。在氨水溶液中石膏颗粒能与氨分子形成N—H…O氢键,导致石膏溶解速率受氨浓度影响。基于已知粒度分布的石膏颗粒群在不同氨浓度下的溶解实验数据,采用种群平衡模型与物料衡算相结合的方法,探究了氨浓度对石膏颗粒群溶解特性的影响规律。结果表明：氨浓度的增加会降低石膏溶解速率,随着溶解的进行,氨对溶解的抑制作用会减弱。此外,随着氨浓度的增大,增加单位氨浓度石膏溶解速率的降幅将变小。结合实验数据拟合关联溶解动力学参数,构建了氨浓度影响下石膏的溶解速率模型,预测了三相流化矿化反应系统中两个串联回路石膏料浆所需的停留时间,为磷石膏-氨-水固碳反应体系矿化烟气CO₂的放大设计提供了理论依据。     

氨-水-石膏固碳反应过程石膏溶解特性实验研究

石膏溶解是氨-水-石膏固碳反应过程的控制步骤。以石膏圆盘为研究对象,实验探究了二氧化碳气速、搅拌转数、氨的质量分数对石膏溶解特性的影响。研究结果表明:增大氨的质量分数会抑制石膏的溶解,增大二氧化碳气速和搅拌转数均会促进石膏的溶解。同等倍数改变反应条件时,二氧化碳气速是影响石膏溶解速率的最敏感条件,当二氧化碳气速增大1. 5倍,石膏溶解速率常数可增大63. 5%。可见,二氧化碳气速是调控氨-水-石膏固碳反应过程的关键参数。     

氨浓度对CaSO4·2H2O-NH3-CO2-H2O溶解-结晶耦合体系CaCO3结晶形貌的影响

探讨CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O溶解-结晶耦合体系CaCO_3结晶形貌的调控方法和机制。结果表明:反应过程中氨浓度越高,体系中的NH_2COO~-以及吸收的CO_2均增加,更容易形成球霰石型碳酸钙。当w(NH_3)为2%时,主要产物为方解石型碳酸钙,球霰石型碳酸钙占比18%;当w(NH_3)为8%时,主要产物为球霰石型碳酸钙,占比达到99%。由此提出碳酸钙的晶型受NH_2COO~-的极化作用与成核位置协同控制。     

CO_2碳酸化石灰岩酸解产物回收乙酸及副产沉淀碳酸钙

乙酸酸解石灰石造腔是一种建造地下储库同时环保地开采石灰岩制备沉淀碳酸钙的新方法。通过耦合乙酸酸解石灰石及酸解产物乙酸钙CO2碳酸化的工艺过程,研究了乙酸酸解石灰岩的表面反应动力学和乙酸钙CO2碳酸化的工艺技术条件。采用正交实验分析法,研究了CO2碳酸化反应中乙酸钙浓度、反应温度、CO2压力、反应时间对乙酸钙碳酸化反应制沉淀碳酸钙的影响,并通过正交实验确定了最优化操作条件。实验结果表明,乙酸酸解反应速率主要受乙酸浓度控制。CO2碳酸化反应在当乙酸钙溶液浓度为0.631 mol·L-1,CO2压力为5.0 MPa,温度为80℃,反应时间为50 min时CO2碳酸化效率达到最高(23.13%),生成的沉淀碳酸钙产品各项指标均符合中国国标优级要求。     

柠檬酸氢钙水合物的制备与表征

针对柠檬酸与碳酸钙反应制备柠檬酸氢钙的过程,采用FTIR、EA、TGA和PXRD等表征方法,研究了不同温度下的反应结晶机理、结晶产品及其结晶水含量。实验发现,在柠檬酸与碳酸钙的反应过程中,首先生成柠檬酸钙,当起始柠檬酸与碳酸钙摩尔比≥2∶3时,柠檬酸钙可与剩余的柠檬酸继续反应生成柠檬酸氢钙。其中,当反应温度20℃以下,最终结晶产品为柠檬酸氢钙三水合物;当反应温度40℃以上,最终结晶产品为柠檬酸氢钙一水合物;当反应温度20⁴0℃,最终结晶产品则为柠檬酸钙四水合物。     

正交试验优化核壳型Fe3O4@SiO2磁性复合微球的制备工艺

采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了磁性Fe3O4纳米粒子及核壳型Fe3O4@SiO2复合微球,利用红外光谱(FTIR)技术测定了微球表面基团,证明了SiO2确实在Fe3O4纳米粒子的表面形成了包覆层。通过正交试验设计,利用激光粒度仪测量的微球粒径为指标,考察TEOS与磁性微球的体积比、反应温度、反应时间和乙醇浓度四因素对微球粒径的影响。结果表明TEOS与磁性微球的体积比为2、反应温度为80℃、反应时间为4 h,乙醇浓度为80%是制备大粒径Fe3O4@SiO2磁性复合微球的适宜条件。     

C2S-C12A7-CaSO4·2H2O-H2O系统水化机理

采用差热分析、结合水、化学减缩等分析方法,研究了七铝酸十二钙(C12A7)和石膏对硅酸二钙(C2S)水化的影响。结果表明：加入C12A7及石膏,3d以后硅酸二钙(C2S)的水化速度及强度都比单矿物的高得多。C12A7促进C2S的水化,其原因是C12A7水解析出的Al(OH)4-与C2S水解析出的Ca^2 反应生成C3AH6。当有石膏存在时,生成钙钒石,从而加快C2S的水化。     

柠檬酸氢钙水合物的制备与表征

针对柠檬酸与碳酸钙反应制备柠檬酸氢钙的过程,采用FTIR、EA、TGA和PXRD等表征方法,研究了不同温度下的反应结晶机理、结晶产品及其结晶水含量。实验发现,在柠檬酸与碳酸钙的反应过程中,首先生成柠檬酸钙,当起始柠檬酸与碳酸钙摩尔比≥2∶3时,柠檬酸钙可与剩余的柠檬酸继续反应生成柠檬酸氢钙。其中,当反应温度20℃以下,最终结晶产品为柠檬酸氢钙三水合物;当反应温度40℃以上,最终结晶产品为柠檬酸氢钙一水合物;当反应温度20~40℃,最终结晶产品则为柠檬酸钙四水合物。     

核-壳结构纳米CaCO_3/SiO_2复合粒子的制备

采用在氢氧化钙碳化过程中向体系中滴加硅酸钠溶液的方法来制备核-壳结构的纳米CaCO3/SiO2复合粒子。将超细碳酸钙的制备和表面包覆改性工艺融为一体,在碳化反应的末期加入硅酸盐水溶液,通过控制碳化末期的反应及硅酸盐水解反应的进程,有效地防止了碳酸钙粒子的团聚,同时在超细碳酸钙粒子表面成膜包覆二氧化硅薄层,获得核-壳结构的CaCO3/SiO2复合颗粒。用耐酸性测试、吸油值、TEM、IR等方法对复合粒子的包覆效果、粒径大小、形貌、化学组成等做了分析和表征。     

2-(4-溴甲基苯基)丙酸合成工艺的优化

采用气相循环与反应-萃取技术,优化了2-(4-溴甲基苯基)丙酸(BMPPA)的合成工艺,解决了现有工艺废酸量大、套用困难的问题。在气-液-液反应体系中,水相2-苯基丙酸(PPA)与多聚甲醛(PFA),氢溴酸(HBr)在溴化锌(ZnBr2)催化下反应生成的BMPPA被萃取至有机相,气相与通入的溴化氢气体强制循环,维持体系溴化氢浓度并促进传质。反应结束后,有机相冷却结晶后析出产物,结晶母液和水相套用。优化后工艺条件为ZnBr2:HBr:PFA:PPA的摩尔比为0.5:2.5:1.5:1,反应温度为80℃,时间为8h,萃取剂为正庚烷,纯化后BMPPA收率为86.7%,纯度为98%,水相和有机相套用多次,产品收率仍稳定。相比于现有工艺,该工艺的废酸量排放减少80%。     

水玻璃激发下HBSS-PG-AC复合胶凝材料水化性能分析

以磷石膏(PG)、热焖钢渣(HBSS)、硅酸盐水泥和铝酸盐水泥(AC)为主原料,水玻璃为碱激发剂制备复合胶凝材料。在养护龄期0~28 d内,测试了该材料的抗压强度与膨胀率,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔隙率(BET)测试,分析了磷石膏、热焖钢渣和铝酸盐水泥间的水化协同机理。结果表明,过0.300 mm筛孔的钢渣微粉同时具备良好的骨架填充作用和水化胶凝性能。水化过程中水玻璃可提高钢渣表面玻璃体网络结构的溶解速率,促使钢渣与铝酸盐水泥生成C-A-S-H。同时,铝酸盐水泥与磷石膏反应生成的钙矾石可抑制C-A-H水化过程中的相变收缩。此外,若铝酸盐水泥比例过高,大量钙矾石和C-A-H会迅速生成并覆盖于钢渣表面,阻碍Na₂SiO₃促进钢渣玻璃网络结构的溶解。本文可为磷石膏和钢渣协同资源化利用提供理论依据。     

系列变温条件下K_2SO_4·MgSO_4·6H_2O与KCl转化结晶K_2SO_4动力学与机理

研究了25、40、55℃条件下软钾镁矾和氯化钾转化结晶硫酸钾的过程,针对不同时刻液相和固相进行化学分析及鉴定;结果表明,氯化钾溶解速率大于软钾镁矾的溶解速率;硫酸钾结晶发生迅速。软钾镁矾的溶解速率随温度升高而增大,氯化钾溶解速率随着温度升高变化不明显;硫酸钾结晶速率也随着温度升高而增大,但收率随着温度的增加而减少;采用非线性拟合计算出系列温度条件下,硫酸钾结晶的量以及软钾镁矾和氯化钾溶解量与时间的关系。结合动力学模型模拟计算,得到溶解和结晶动力学方程,得出反应速率常数和反应级数,运用Arrhenius公式计算溶解和结晶的活化能;提出了溶解及结晶转化机理。     

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。     

基于化学反应控制的CaSO_4·2H_2O-(NH_4)_2CO_3反应动力学

石膏矿化二氧化碳两步法的本质是CO_2被氨吸收后形成的(NH_4)_2CO_3与石膏主要成分CaSO_4·2H_2O间的固液反应。对该反应过程进行研究,探索其反应机理和反应动力学方程。当搅拌转速500 rpm,温度区间25～45℃,其反应动力学可由收缩未反应芯模型描述,且为化学反应控制。其动力学方程符合拟一级假设,在实验温度25、30、35、40和45℃时,求得反应速率常数分别为1.20×10~(-4)、1.72×10~(-4)、2.47×10~(-4)、3.26×10~(-4)和4.28×10~(-4)s~(-1)。进一步回归得相应温区内反应速率常数k与温度T的关系:k=76879.92×exp(-50.21×10~3R~(-1)T~(-1))。     

2-氨基-4-甲基-5-苯甲酰胺噻唑合成研究

以乙酰乙酰苯胺和二氯化砜为原料,通过氯代反应生成α-氯代乙酰乙酰苯胺。以水为溶剂,在酸催化下α-氯代乙酰乙酰苯胺与硫脲发生缩合反应制得2-氨基-4-甲基-5-苯甲酰胺噻唑,缩合反应的较优合成工艺条件:α-氯代乙酰乙酰苯胺与硫脲的质量比为1∶1.2、反应温度90℃、反应时间3h、浓盐酸0.5mL、H_2O 35mL。实验表明,α-氯代乙酰乙酰苯胺收率达到91.4%,2-氨基-4-甲基-5-苯甲酰胺噻唑收率达到94.7%,总收率达到87%。经红外、高液相色谱、~1H NMR表征证明合成产物为目标化合物。该合成技术工艺过程简单、生产安全、反应条件温和、生产成本降低、环境友好、产品收率高。     

3-羟基-2-萘甲酰腙的合成研究

以3-羟基-2-萘甲酸、水合肼、甲醇、甲基异丁基酮为原料,经三步法(酯化反应、酰肼化反应、酰腙化反应)合成高纯度的目标产物3-羟基-2萘甲酰腙。考察了原料配比、催化剂种类、酯化反应时间、温度等对各反应速率的影响。结果表明,醇酸比为4,催化剂为浓硫酸时,酯化反应更加充分;肼酯比为4时,更有利于酰肼化反应进行;温度为85℃酰腙化反应更加完全。该方法反应条件温和、操作步骤简单,所得产品收率高。     

石膏溶解特性对无水硫铝酸钙水化进程的影响

石膏的溶解度和溶解速率等特性对无水硫铝酸钙水化及性能有重要的影响。本文采用等温量热仪、XRD、TG-DTG等多种测试方法,研究了半水石膏、二水石膏、硬石膏溶解特性及其对无水硫铝酸钙水化进程的影响,并基于Krstulovic-Dabic和Kondo模型,计算了水化反应各阶段的动力学参数。结果表明,半水石膏、二水石膏、硬石膏在纯水中的溶解度分别为2.74、2.30、2.38 g/L,半水石膏的溶解速率最大,其次是二水石膏,硬石膏的最小(1 h的溶解度为1.19 g/L)。石膏的加入缩短了无水硫铝酸钙水化诱导期进而加快了水化进程,其中半水石膏表现最为显著,水化热曲线几乎不存在诱导期,二水石膏次之,硬石膏对诱导期的影响最小;加速期初期的水化反应速率常数从小到大为硬石膏体系、二水石膏体系、半水石膏体系。石膏溶解速率和溶解度影响钙矾石的形成过程,溶解速率大的石膏促使水化早期钙矾石沉淀出现,生成量快速达到最大值;且在相同时间内,溶解度高的石膏体系钙矾石生成量大,在水化1 h时,半水石膏体系中钙矾石生成量约占试样总量的15.77%(质量分数),二水石膏体系中钙矾石生成量占13.28%(质量分数),硬石...