铁尾矿机械力-化学活化及胶凝材料制备

为提升铁尾矿火山灰活性,实现大宗化综合利用,本试验采用机械力-化学协同活化工艺激发铁尾矿活性,考察活化工艺对活性的影响,然后用活化铁尾矿制备胶凝材料,并研究铁尾矿净浆水化反应产物。结果表明,加入1.0%Na_(2)SiO_(3)再球磨60 min的铁尾矿活化效果最好,火山灰活性指数(PAI)为0.67;以活化铁尾矿代替基准水泥制备胶凝材料,当铁尾矿掺量为30%时,试块28 d抗压强度和抗折强度分别为30.48 MPa和4.93 MPa;活化铁尾矿净浆试块的水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石、羟钙石,以及未反应的石英、菱铁矿等。

机械力化学法无溶剂合成β-苯并咪唑乙基丙二酸二甲酯类化合物

苯并咪唑类衍生物在材料、医药、化工和农药等领域有重要价值,发展绿色简洁的方法来合成这一类化合物具有重要意义。采用机械力化学法以供-受体环丙烷二甲酯与苯并咪唑为原料,通过筛选不同的路易斯酸、液体研磨辅助剂、反应时间以及振动频率,优化得到了较佳的实验条件:三氟甲烷磺酸镱为催化剂,振动频率为35 Hz,球磨反应时间为1.5 h。在此条件下,以42.9%~77.5%收率合成10个β-苯并咪唑乙基丙二酸二甲酯类化合物(3a~3j),其结构经^(1)H NMR、HR-MS(ESI)表征。该合成方法具有反应条件温和、操作简单、无溶剂且底物拓展性好等优点。

机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸(HPW)改性TiO_2,并固载于膨润土上,再经机械力化学活化,得到机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土(MCA-HPW-TiO_2/膨润土)复合光催化剂。采用XRD,SEM,EDS技术对复合光催化剂进行了表征,并将其用于甲基橙的紫外光催化降解。表征结果显示:活性组分TiO_2和HPW成功固载于膨润土上;在机械力化学活化作用下,膨润土层间结构遭到破坏,TiO_2的XRD特征峰形呈弥散状态。实验结果表明:机械力化学活化作用对HPW-TiO_2/膨润土的光催化性能提升效果显著;在酸性及近中性条件下MCA-HPWTiO_2/膨润土均具有较高的催化活性;在溶液p H 6.2、初始甲基橙质量浓度10 mg/L、反应时间180 min、MCAHPW-TiO_2/膨润土投加量1 g/L的条件下,甲基橙去除率达88.27%;该光催化降解过程符合一级动力学模型。

机械力化学促进供-受体环丙烷与N-甲基吲哚的傅-克烷基化反应

机械力化学作为一种新型清洁、绿色的固态合成方法具有重要的研究价值。本文以供-受体环丙烷二甲酯与N-甲基吲哚为原料,以三氟甲磺酸镱为催化剂,利用机械力化学法在振动频率35 Hz下球磨反应90 min,以38.4%~77.8%的产率合成了13个3-烷基化-N-甲基吲哚衍生物。在机械力化学促进下N-甲基吲哚能在条件温和、操作简单和无溶剂等条件下有效实现傅克烷基化反应。

机械力化学方法活化矿渣研究

根据机械力化学原理,采用高能球磨技术对3种矿渣进行活化,分别研究了3种矿渣的粒度、密度和净浆小试体抗压强度的变化规律,并初步探讨了机械力化学活化矿渣的机理。结果表明,机械力化学高能球磨能够使矿渣粉体迅速细化,明显提高矿渣的水化活性和水化强度;矿渣本身的抗压强度很低,掺入Ca(OH)2后强度显著提高,最高可达65 37MPa;高能球磨2～4h为最佳处理时间。

氧化钙的机械力化学活化

本文研究了振动磨中粉磨氧化钙(于1450℃分解碳酸钙得到)时发生的机械力化学变化及对氧化钙活性的影响。用反气相色谱技术测定了粉磨试样表面自由能的变化。发现表面自由能极性分量随粉磨的进行,开始时增大,继而减小,直至消失;表面自由能伦敦色散分量则一直增加。 将经1450℃煅烧、后经200h粉磨的氧化钙再于不同温度下加热,由于晶格应变的恢复和无定形物的再结晶,氧化钙反应活性降低。氧化钙的表面自由能下降,但表面自由能的极性分量又出现。

钨尾矿机械-化学活化及其与水泥水化反应机理

尾矿制备辅助胶凝材料是实现尾矿大规模资源化利用的重要途径。本工作研究了机械-化学活化对钨尾矿颗粒粒径和比表面积的影响,探究了不同活化方式、活化剂种类对钨尾矿制备胶砂试块机械强度的影响,通过XRD、SEM、IR对水化产物的物相及微观结构进行表征。结果表明,机械-化学活化能有效降低颗粒平均粒径并增加胶砂试块的活性指数,活化效果最佳的是三元复合活化剂,其次是二元复合活化剂,效果较弱的是单一活化剂。采用H1、C1和G1三元复合活化剂活化钨尾矿后,直径小于10μm的钨尾矿颗粒达到了70.07%,制备的胶砂试块活性指数达88.11%。机械-化学活化的本质是通过破坏矿物表面结构,增加其表面无序物质和振动能,使得水化产物中生成大量六方板状Ca(OH)2,最终形成大颗粒的C-S-H凝胶和钙矾石。

中低品位磷矿粉的机械力化学活化与活性表征

采用机械力化学法对中低品位磷矿石进行活化,考察了不同活化设备在不同活化条件下的磷活化性能,结果表明:原料磷矿石质地较致密坚硬,化学活性较低,磷浸出率非常低,只有3.1%。采用XQM2-2L变频行星球磨机机械活化,在机械活化120min后得到了最佳的活性,磷浸出率为7.5%。采用AGO-II高能球磨机进行实验,磷浸出率最佳值为10.9%,若在相同活化条件下,活化过程中加入助磨剂,则可进一步提高磷的浸出率,最佳值可达15.3%。

利用机械力化学活化粉煤灰制备莫来石

为了探索煤化学工程中粉煤灰的高附加值利用途径,利用机械力化学效应激发粉煤灰的潜在活性。以粉煤灰与Al2O3粉末混合样品(MS)为原料,通过机械粉磨的方式进行处理,并在较低温度条件下煅烧制取莫来石。该方法制备莫来石所需的煅烧温度低(1 150℃),成品纯度高(只含莫来石相和玻璃相,其中莫来石质量分数达到92%)。当机械粉磨时间为30h时,最适宜的煅烧温度为1 150℃,得到纳米莫来石的晶粒大小为35nm。针对不同粉磨时间的样品,DTA和XRD分析均表明:机械粉磨的时间越长,样品晶格结构无序化越强,大大降低了固相反应所需的活化能,提高了MS样品的活性,有利于莫来石在低温条件下析出生成。

机械力活化固相化学反应法制备纳米Sb_2O_3阻燃剂

为了制备粒径较小的纳米Sb2O3,以酒石酸锑钾和氢氧化钠为原料,以超级行星式球磨机为研磨设备,通过机械力活化固相化学反应法制备纳米Sb2O3。通过XRD、TEM等研究了表面活性剂TX-10用量及球磨时间对产品粒径的影响;分析了机械力活化固相化学反应的机理。结果表明:反应物颗粒越细,制备的Sb2O3粒径越小;机械力活化固相化学反应法制备的纳米Sb2 O3为立方晶型,平均粒径为60 nm;扩散是固相化学反应的重要阶段。

机械力化学法制备TiO_2-重晶石颜料

以重晶石粉体为原料,通过干法、湿法工艺优选,采用机械力化学法制备TiO2-重晶石颜料,讨论干法制备TiO2-重晶石颜料的工艺条件对复合粉体性能的影响。结果表明,复合颜料制备的最优工艺条件为复合时间为1.5 h,钛白粉质量分数为40%,球料质量比为4∶1,制备得到的TiO2-重晶石颜料遮盖力达到钛白粉的80%以上,并且包覆效果最佳。

贝利特的机械力化学活化

将１３５０℃下合成的贝利特置于振动磨中粉磨１～７０ｈ后，研究了贝利特在粉磨过程中所发生的机械力化学变化，如粒度分布、晶体结构、晶格应变、粉体表面特性及早期水化活性等。结果表明，粉磨作用可降低贝利特粉体粒度，并使贝利特晶胞参数发生变化；同时使贝利特晶体结晶度下降，贝利特晶格应变及早期水化活性增加，大大提高了贝利特浆体强度；随着粉磨时间延长，贝利特表面伦敦色散分量及极性分量不断提高。当粉磨时间超过３０ｈ时，贝利特表面能反而降低，并使贝利特粉体粒度增大。

不同硫化体系天然橡胶硫化胶的机械力-化学再生及性能

研究了普通硫黄硫化体系(CV)、半有效硫化体系(SEV)和有效硫化体系(EV)硫化天然橡胶(NR)的机械力-化学再生,采用化学探针试剂法分析了3种硫化体系NR硫化胶及其再生硫化胶的交联键类型及其分布,考察了再生胶的硫化特性、力学性能、动态力学性能,并用傅里叶变换红外光谱对其结构进行了分析。结果表明,EV硫化体系NR的硫化时间最短,CV硫化体系最长。CV硫化体系硫化胶的多硫键含量最高,EV硫化体系单硫键含量最高,SEV硫化体系介于两者之间;在NR进行机械力-化学再生过程中,交联键的破坏以键能较低的多硫键为主。CV硫化体系NR再生硫化胶的再生效果好,力学性能佳,储能模量低,损耗因子高。

助磨剂作用下粉煤灰微细化机械力-化学的分析

研究了助磨剂作用下粉煤灰的微细化过程。结果表明 ,助磨剂在不同粉磨阶段的作用机理不同 ,在相同的粉磨时间下提高了粉磨细度 ,改善了物料的颗粒分布 ,改变了颗粒形貌 ,还改变了粉磨物料的微观结构 ,加剧了物料的晶格畸变、晶格缺陷及无定形化 ,加速了物料结构中化学键的破坏 ,尤其是加剧了粉煤灰中 Si- 0化学键的断裂 ,从而增加了物料的反应活性。

干磨与湿磨对机械力化学法活化磷矿的影响

采用机械力化学法活化低品位磷矿,考察了球料比20∶1、活化时间和活化方式对机械活化磷矿粉性能的影响.采用化学分析、XRD、SEM和粒度分析的方法证实机械活化磷矿粉结构的变化.结果表明:干磨条件下延长球磨时间至10 min,水溶性磷含量达9.4%,有效磷含量达61.6%,晶粒缺陷和无定型化是磷矿粉活性增加的根本原因.

Piezo1介导力-化学信号在巨噬细胞功能及其相关疾病中的作用研究进展

巨噬细胞在维持机体稳态和免疫防御中扮演重要角色。与化学信号一样,生物力学信号也在调节巨噬细胞免疫应答中发挥重要作用。巨噬细胞上机械门控离子通道Piezo1可以感知微环境中的基质刚度、周期性静水压等生物力,并将其转化为生物化学信号,从而激发特定的细胞效应器功能。这一机械转导过程在体内许多巨噬细胞相关疾病(如炎症性疾病、肿瘤、骨骼相关疾病、主动脉瓣狭窄)中发挥重要作用。因此,进一步研究Piezo1介导的力-化学信号转导在巨噬细胞功能及其相关疾病中的作用可能会加强人们对疾病机制的理解,并为治疗免疫调节疾病提供新的分子靶标。

玉米田间机械-化学协同除草的杂草防除效果

施用除草剂和机械除草是目前杂草控制的两种主要手段,受农田环境、机具作业能力等限制,单一机械或化学防治均存在一定的局限性。该研究以玉米田为研究对象,设置机械除草协同减量化学除草策略,选取2种机械除草方式(行间与株间)和3种化学减量比例(减量25%、50%、75%)及2种化学施药方式(全幅和苗行)组合进行除草试验。从除草效果和玉米生长方面综合研究了机械-化学协同除草方式的杂草防除效果。试验结果表明:机械除草方式能够疏松土壤,使除草区域的土壤紧实度降低64.4%以上。除草处理后2周,行间机械除草的株防效为83.4%,优于株间机械除草的株防效46.7%;玉米吐丝期,机械-化学协同处理的除草效果优于单一机械除草,行间机械除草协同除草剂减施处理的除草效果优于同水平施药量下的株间机械除草协同除草剂减施处理;无论是在吐丝期还是成熟期,机械-化学协同除草处理的玉米叶面积和干物质量大于单一机械除草或化学除草,机械-化学协同除草模式可促进植株营养元素累积和作物生长;行间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式29.0%和20.4%,株间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式55.9%和5.1%;从玉米产量及其构成来看,机械除草协同除草剂减施25%处理的增产效果最优,该处理下的千粒质量和产量均高于其他协同处理。该研究明确了机械-化学协同除草策略对农田杂草防除和作物生长的影响,机械协同除草剂减施处理能在不降低除草效果的前提下减少除草剂施用和增加玉米产量。该研究为杂草绿色防控提供了新思路,研究结果可为玉米田除草剂减施提供参考。

机械力-微波活化对稀土尾矿NH3-SCR脱硝性能的影响

因为稀土尾矿中矿物复杂的连生关系,使其部分矿物在脱硝反应过程中并不能充分暴露发挥作用。本文采用机械力微波活化稀土尾矿,利用正交试验方法研究机械力微波活化参数对稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝性能的影响,借助XRD、SEM-EDS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、BET等表征手段分析了机械力微波活化对稀土尾矿性能的影响。实验结果表明,稀土尾矿对活化参数的敏感性为:球料比>转子转速>球磨时间=球直径比>微波焙烧时间=微波焙烧温度=微波焙烧功率,机械力微波活化最优参数为球磨2h、转子转速300r/min、球料比1∶1、球直径比1∶1∶1、微波焙烧温度250℃、微波焙烧时间20min、微波焙烧功率1100W,活化稀土尾矿脱硝效率最高提升了40%。活化后,稀土尾矿催化剂的比表面积、矿物分散度、表面酸性位数量和氧化还原性能均得到了提升,弱酸、中强酸和强酸活性中心均匀分布有利于脱硝反应。赤铁矿暴露程度越高,越有利于稀土尾矿脱硝反应过程。

天然矿物的机械力化学活化改性研究进展

天然矿物一般具有较高的晶格能和稳定的理化性质,导致其反应活性不足,在资源开发或作为功能材料应用时受到一定限制,因而需要对天然矿物进行一定的活化改性处理。针对天然矿物的活化改性问题,综述了机械力化学作用诱发矿物的晶体结构、表面性质和理化功能发生变化的效应与机制,及其在矿物表面有机化改性、强化浸出和环境修复应用等方面的研究进展。机械力化学作用可以使矿物粒度减小、表面积增大、持续产生大量新鲜表面、增加表面自由能,并最终提高其反应活性,实现矿物材料性能的优化或复杂矿物资源的选择性提取。最后,总结了天然矿物的机械力化学活化改性研究存在的局限并提出了未来研究方向,旨在为提高国内外矿物资源综合利用水平提供参考。

机械力-化学法制备高性能纤维素膜综合实验设计

为实现植物资源的最大化、高值化利用,将科研成果转化为综合教学实验,以天然高分子材料微纤化纤维素为原料,设计了"高性能纤维素膜的制备及其性能表征"的研究型综合实验。采用了一种球磨法与改性剂相结合的机械力-化学法,在常温、无催化剂的条件下,使微纤化纤维素发生酯化反应,并纤丝化为直径更小的酯化纳米纤维素,从而得到了疏水的纤维素薄膜,过程简单且易于控制。所制备的纤维素膜具有优异的机械性能、耐水性及水蒸气阻隔性能。通过该实验,不仅使学生了解源于自然界中的科学前沿、激发其实验热情,还能提升学生的科研和创新能力。