CTAB/D-sep的制备及其对水体中金橙Ⅱ吸附性能研究

为解决染料废水带来的环境污染问题,以天然海泡石为原料,煅烧处理后再采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行改性,制备有机改性海泡石(CTAB/D-sep)。研究了CTAB/D-sep不同吸附条件对水体中金橙Ⅱ吸附性能的影响,并探究了其吸附动力学和热力学。结合透射电镜(TEM)、比表面积(BET)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的结构及性能进行了表征。结果表明,CTAB改性后,CTAB/D-sep在不破坏原海泡石(Y-sep)结构的前提下,在纤维状海泡石的表面覆盖了一层300~400 nm厚的表面活性剂薄膜,形成了有机疏水层,减少了纤维的团聚,降低了海泡石表面的电负性,从而增加了吸附性能,CTAB/D-sep比表面积由Y-sep的1.071 m^(2)/g提高到7.042 m^(2)/g。CTAB/D-sep对金橙Ⅱ的吸附效果良好,准二级动力学模型(R^(2)=0.968)和Langmuir热力学模型(R2>0.96)能够很好地拟合CTAB/D-sep对金橙Ⅱ的吸附过程,改性海泡石的吸附属于单分子层化学吸附。

“能力导向、四方联动”材料类课程智慧教学模式创新研究与实践

为实现教育智慧化和数字化转型“落地”,文章针对材料类课程提出了数据驱动下的“四方联动”混合式教学模式。该模式是在“螺旋式上升”的能力导向下,以“对话教学”为指导思想,首先明确智慧化背景下的教学目标,然后结合学生大数据分析与服务进行数字化学情分析,再整合教学资源,以“四方联动”进行“创设材料情境—问题探究—任务驱动—思考总结”的设计,最后结合教育教学质量实时监测大数据平台进行教学评价和教学效果分析。结果表明,该模式可以满足学生多元理论学习、多元智慧学习、多元交互学习,最终使学生能对材料类课程形成立体的认知和实践,实现多元能力的提高。

“螺旋式提升”的能力为导向下四方联动建设“金课”——以《无机材料性能》为例

为实现以高质量教育发展为目标的教育课程一流化转型“落地”,文章以《无机材料性能》课程为例,进行教学理念、联动机制、实践机制三方面研究。第一:提出教与学的耦合教学理念;第二:构建教与学的分区模块联动机制;第三:提供多元化育人平台的实践机制。满足学生多元理论、智慧、交互学习,最终实现多元能力的提高。

蛋白土硫酸铵煅烧增白工艺研究

以黑龙江嫩江地区某低品位蛋白土原矿为原料,采用硫酸铵煅烧法,研究了不同煅烧条件对其增白效果的影响,并对样品的白度、化学成分、矿物成分及颗粒的形貌进行了表征。结果表明,煅烧温度500℃、硫酸铵添加量为蛋白土质量的200%、煅烧时间1 h、升温速度5℃/min,能有效去除蛋白土中的主要染色金属杂质氧化铁,去除率达到96%以上,经过增白处理的蛋白土白度从原矿的22.1%提高到86.5%,SiO_2含量从73.18%提高到88.79%。

沉淀白炭黑吸湿特性及动力学、热力学分析

白炭黑是一种重要的吸附材料,以沉淀白炭黑为原料,研究了沉淀白炭黑在温度为15℃、20℃、25℃和30℃,相对湿度为11%、33%、43%、75%、85%和98%条件下的吸湿性能,并进行吸湿动力学分析。利用多孔介质等温吸附热力学原理,计算沉淀白炭黑的等温吸附热。结合XRD、SEM、FTIR和氮吸附法分析沉淀白炭黑的吸湿机理。结果表明:沉淀白炭黑具有良好的吸湿性能,在温度为30℃、相对湿度为98%时48h吸湿量达到23.71%。相对湿度在11%~85%范围内,温度越低、相对湿度越高,沉淀白炭黑的吸湿性能越强;相对湿度为98%时,温度越高,沉淀白炭黑的吸湿性能越强。沉淀白炭黑的吸湿动力学符合准二级动力学模型。等温吸湿曲线符合典型的可冷凝蒸汽在孔隙物质中物理吸附的S型曲线,水分子与沉淀白炭黑之间的作用力主要为范德华力和氢键作用。

煅烧温度对NaCl/凹凸棒土复合材料调湿性能的影响

通过NaCl对凹凸棒精矿复合和改性,以改善凹凸棒土的调湿性能;采用动态测定法对复合材料的吸放湿性能进行了测定,并探讨煅烧温度对复合材料调湿性能的影响机制。结果表明,随着煅烧温度的升高,复合材料的吸放湿性能先增加后减小,在300℃时达到最优。材料的调湿性能随比表面积和孔体积的增大而增大,随平均孔径的增大而先增大后减小。煅烧温度主要通过改变材料的比表面积和孔体积来影响材料的调湿性能。

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al2O3。本文采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、同步热分析与红外质谱(TG-FTIR-MS)联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al2O3和Fe2O3在200～350℃时反应生成(NH4)3(Al, Fe)(SO4)3,同时逸出NH_3和H_2O;350～450℃时,进一步反应转化为NH4(Al, Fe)(SO4)2,同时逸出NH_3、H_2O、SO_2和O2;450～550℃时,NH4(Al, Fe)(SO4)2分解生成(Al, Fe)2(SO4)3,同时逸出NH_3、H_2O、SO_2和O2;550～750℃时(Al, Fe)2(SO4)3分解生成Al2O3和Fe2O3,同时逸出SO_2和O2。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。

改性硅藻土的甲醛吸附性能与吸附机理

甲醛已被世界卫生组织列为潜在危险致癌物,对人体健康危害很大。本研究以硅藻土为主要原料,利用硅烷SCA-1102改性剂对硅藻土进行改性,考察了改性硅藻土用量和吸附时间对改性硅藻土甲醛吸附性能的影响及其循环使用性能,并进行吸附动力学分析。结合孔结构分析和FTIR探究了改性硅藻土甲醛吸附机理。结果表明:硅烷改性硅藻土具有良好的甲醛吸附性能,在改性硅藻土用量为0.5 g,吸附时间1 h条件下,甲醛去除率达到79.09%,循环使用5次后,甲醛去除率仍可达65.94%;改性硅藻土的甲醛吸附过程符合准二级动力学模型。

红土镍矿酸浸渣硫酸铵焙烧-超声分散-离心分离提纯增白效果与机理

红土镍矿酸浸渣作为提镍废渣,存量大、白度低、重金属含量高。为实现它在相关领域的回收应用及高值开发,本文通过研究红土镍矿酸浸渣原矿、提纯增白样品和尾渣的化学成分、物相、微观形貌、孔结构以及焙烧过程中的气相,并通过同步热分析与红外-质谱(TG-FTIR-MS)联用系统,以及XRD、SEM、EDS等手段对提纯增白机理进行了分析。提纯增白机理为:预先煅烧去除有机杂质并将铁、铝、铬等离子氧化,二段焙烧将金属氧化物通过一系列反应转化为NH4(Al、Fe、Cr)(SO4)2,并在超声波作用下溶于水中经洗涤去除,未参与反应的六方硫镍矿和砷化锗镉还有部分石英经离心沉淀去除。试验结果:红土镍矿酸浸渣白度由56%提升到84%、含铁量由0. 92%下降到0. 2%、比表面积由84 m2/g提升到96 m2/g、回收率达到47%以上。

蛋白土的硫酸铵煅烧-水洗除杂增白效果与机理

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。研究了蛋白土原矿、预煅烧蛋白土、硫酸铵煅烧样品、硫酸铵煅烧–水洗蛋白土的物相、化学成分及孔结构,并采用同步热分析与红外-质谱（TG-FTIR-MS）联用系统、结合X射线衍射对硫酸铵煅烧过程的固相及气相产物进行了表征。结果表明：500℃下,蛋白土杂质矿物中的Al2O3和Fe2O3与硫酸铵熔融电离出的SO4^2–、NH4＋及H＋等反应生成了易溶于水的NH4（Al, Fe）（SO4）2,煅烧产物经水洗后去除其中的黏土矿物杂质和染色矿物杂质Fe2O3,实现蛋白土的提纯增白。硫酸铵煅烧–水洗后的蛋白土不仅白度由原矿的22.1%提高到80.9%,Fe2O3的含量由原矿的2.54%下降到0.27%,而且其孔结构特性明显改善,比表面积和孔体积分别由原矿的71.7 cm^2/g和0.129 cm3/g提高到107.5 cm^2/g和0.233 cm3/g。