碱溶性聚酯/碳酸钙/聚酯(COPET/CaCO_(3)/PET)多孔纤维制备及性能研究

采用自制的碱溶性聚酯/碳酸钙(COPET/CaCO_(3))母粒与聚酯(PET)母粒,经熔融纺丝实现对传统PET纤维的改性,结合单因子控制变量法优选碱酸处理制备COPET/CaCO_(3)/PET多孔纤维的最佳工艺参数,并对纤维性能进行测试与表征。结果表明,当NaOH质量分数为4%、HCL质量分数为3%时,纤维具有较好的表观形态和孔隙结构。在最优处理条件下,纤维内部含有较多分布均匀的孔隙,孔径主要集中分布在15~54nm。此时,纤维的断裂强度、线密度、比表面积和熔融温度分别为1.29cN/dtex、4.84dtex、5.5273m^(2)/g和253.85℃。

微生物固化工程裸土抗风蚀扬尘性能试验研究

目的 岩土微生物技术在土木工程领域已广泛应用,本文基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化土体技术,探究其固化土体的抗风蚀扬尘效果及固化机理。方法 利用巴氏生孢八叠球菌,对比分析微生物固化典型工程裸土建筑渣土和砂土试样和其洒水固化试样,通过风洞试验、表面强度测试、微观结构观测研究微生物固化试样抗风蚀扬尘性能,提出一种新型土壤抑尘措施。结果 根据风洞试验和表面强度测试结果发现:同比条件下,微生物固化试样风蚀质量累计损失远远低于洒水试样的,风洞试验后微生物固化试样表面强度虽有所下降,但其表面强度仍强于洒水试样,试验结果验证了微生物固化工程裸土提升其抗风蚀扬尘的可行性及其显著效能.基于电镜扫描和X射线能谱试验分析显示:渣土和砂土试样经微生物固化后,土颗粒表面和孔隙间均产生大量碳酸钙沉积,有效增强了土颗粒间黏结性能,但CaCO_(3)晶体结构在不同土壤中略有差异,在工程渣土试样中主要为片状结构、在砂土试样中为球状或球状堆积体结构。结论 微生物固化技术有效提升了土壤抗风蚀扬尘性能,且具备良好的时效性,对土壤防尘治理具有一定的参考价值。

Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

为通过成分调控改善Cu-Sn-Ti钎料的显微组织及性能,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及EDS能谱分析等设备,研究了Si对Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的影响规律。结果表明:Cu-20Sn-15Ti钎料的显微组织为大尺寸多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相、共晶组织和α-Cu相。添加少量的Si(质量分数≤2.0%)可细化钎料中多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相,并生成小尺寸Si_(3)Ti_(5)相,较多的Si(质量分数≥3.0%)会造成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相分化离散、共晶组织粗化减少,Si_(3)Ti_(5)相含量增加且粗化,当Si含量增至5.0%时,钎料不再生成多边形状CuSn_(3)Ti_(5)相和共晶组织,Ti主要用于生成Ti_(5)Si_(3)相,显微组织主要为Ti_(5)Si_(3)相、α-Cu相、Cu41Sn11相和少量条状CuSn_(3)Ti_(5)相;与Cu、Sn相比,Si与Ti具有更强的化学亲和力,Si优先与Ti反应生成Ti_(5)Si_(3)相;Ti_(5)Si_(3)相的三维组织形貌为棱柱状,且呈团聚附生特征,粗条状Ti_(5)Si_(3)相具有中心或侧面孔洞缺陷,孔洞的形成主要与其生长机制有关;随着Si含量的增加,钎料的剪切强度呈“升高-降低-升高”的趋势,断口形貌由准解理断裂和解理断裂的混合形态向解理断裂转变;CuSn_(3)Ti_(5)相易破碎开裂成为起裂源,不同粗大状态CuSn_(3)Ti_(5)相的存在均在一定程度上恶化钎料剪切强度。

鸡蛋壳负载Co_(3)O_(4)催化剂制备及其N_(2)O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co_(3)O_(4)含量Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N_(2)O分解性能。结果表明,当Co_(3)O_(4)质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N_(2)O分解性能。在空速10000 h^(−1)和N_(2)O含量0.1%的条件下,400℃可实现N_(2)O完全转化;其比活性约为Co_(3)O_(4)催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O_(2)、3.3%H_(2)O和/或2.0×10^(−4)NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO_(3)作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co_(3)O_(4)紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂中产生更多的氧空位和Co^(3+);Co_(3)O_(4)氧化还原性能得到提高,Co−O键被有效削弱;此外,该强相互作用可提高20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂表面碱性位点的强度,增大碱性位点数量,更易于转移电子而促进N_(2)O分解。

菹草(Potamogeton crispus)叶面CaCO_(3)-P沉淀物产生的关键影响因子分析

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO_(3)-P共沉淀,但在不同水环境因子下水体中钙和磷形成CaCO_(3)-P共沉淀的能力不同。本研究以菹草(Potamogeton crispus)为研究对象,研究不同钙浓度(0、20、35、50、65 mg/L)、碱度(0、100、200、300、400 mg/L CaCO_(3))、磷浓度(0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/L)和温度(11、14、17、20℃)对菹草削减水体磷的能力及对CaCO_(3)-P共沉淀产生的差异,并通过分析无植物对照组培养液的饱和指数变化趋势,揭示植物介导下CaCO_(3)-P的发生规律,为湖泊生态修复中沉水植物的选择提供理论依据。结果表明:①在菹草培养组中,总磷(TP)和溶解性磷酸盐(SRP)浓度显著下降,并且不同处理组之间存在显著差异。随着钙浓度的增加,各处理组的TP和SRP浓度均呈减小趋势,而添加钙浓度导致减幅进一步提高。相比之下,在无菹草对照组中,TP和SRP浓度没有显著变化。这表明菹草的引入促进了水中磷的去除效率。②各处理组CaCO_(3)-P共沉淀量随碱度的增加而增加,碱度为400 mg/L CaCO_(3)时,产生最大CaCO_(3)-P共沉淀量,说明菹草在碱性水环境中更有利于产生CaCO_(3)-P共沉淀。共沉淀在中等磷水平(0.2 mg/L)产生量最高,每株菹草每天平均产生23.12 mg共沉淀量。实验验证了自然水体磷浓度对菹草叶面CaCO_(3)-P共沉淀量的产生差异较小,共沉淀在中等温度水平(17℃)含量最高,每株菹草每天平均产生16.61 mg共沉淀量,说明菹草在适宜温度下产生共沉淀的差异不大。以上结果表明,碱度相较于磷浓度及温度对菹草的CaCO_(3)-P共沉淀量影响更大。③在水环境因子相同的情况下,无菹草对照组碳酸钙饱和指数(方解石和霰石饱和指数)均大于0,说明有结晶趋势,但在实验期间并未产生沉淀,而添加菹草的处理组产生了不等量的CaCO_(3)-P共沉淀,表明沉水植物也可通过共沉淀的方式削减水体磷负荷,为湖泊富营养化的治理提供理论支撑。

油井内波纹板表面结垢规律及预测模型

针对油田开发过程中井下抽油泵结垢问题,采用波纹板作为泵前预结垢装置的结垢元件,分析其结垢规律。基于Kern-Seaton结垢速率模型,推导了结垢沉积的半经验公式;运用湍流-化学相互作用模型和DPM模型模拟了CaCO_(3)颗粒在管道内波纹板表面的结垢过程,定量分析了温度、流速和颗粒质量浓度的倍数对结垢速率的影响规律;复配井下产出液,进行了室内结垢试验。试验结果表明:数值模拟和室内试验有着较好的一致性,温度上升颗粒质量浓度增加,对碳酸钙的结垢沉积具有促进作用;而流速的升高则能抑制碳酸钙的结垢沉积。在实际生产过程中,井内温度和结垢离子的质量浓度不可控,可以通过适当降低产出液的流速,增加波纹板表面的结垢量,以此达到减轻抽油泵结垢的目的。所得结论可为油田防垢、除垢提供理论依据和新思路。

钙质添加剂作用下废阴极炭还原红土镍矿脱毒机理研究

废阴极炭是铝电解工业生产过程中产生的固体废弃物,数量庞大,目前主要处理方法是堆存。废阴极炭成分主要是碳(60%~70%),还含有部分Na_(3) AlF_(6)、NaF、CaF_(2)及NaCN等,其中的氰化物和氟化物会对环境造成严重危害,属于危险废弃物。现已有利用废阴极炭替代碳质还原剂进行炼铁的研究,用来还原红土镍矿的相关研究还没有发现。本文以云南元江红土镍矿为原料,废阴极炭为还原剂,CaCO_(3)为添加剂,对废阴极炭还原红土镍矿的还原效果及固氟效果进行试验研究。试验结果表明:在废阴极炭的添加量14%、还原温度1250℃、还原时间75 min、CaCO_(3)添加量8%的较佳条件下,还原焙烧产物镍和铁品位分别为5.82%和66.23%,镍回收率为94.04%;固氟率为94.9%,此时毒性浸出溶液中F-浓度为30 mg·L^(-1),远小于100 mg·L^(-1)的排放要求;还原焙烧条件下,废阴极炭中的CN-生成CO_(2)和N_(2),F-以CaF_(2)形式留在焙烧矿中,且可作为助熔剂降低镍铁合金熔点,有利于后期焙烧矿的处理。本文研究为废阴极炭的无害化处理提供了一个新思路。

超细CaCO_3的表面改性及应用

本文系统介绍了超细碳酸钙填料生产及表面改性的方法，并对其在造纸。塑料、橡胶工业中的应用进展进行了综述。

微波法合成红色荧光粉CaCO_3:Eu^(3+)

采用微波法合成了红色荧光粉CaCO_3:Eu^(3+)。通过SEM,XRD和PL-PLE光谱等对样品的性能进行了表征和分析。同时,研究了微波功率对样品发光性能的影响。结果表明:样品在不同功率下会生成球霰石型的花片状、方解石型的立方体和文石型的针状等不同晶型的碳酸钙,颗粒的分散性好。波谱分析说明,掺杂Eu^(3+)作为发光中心进入到CaCO_3晶格中,其激发光谱主要由200～300 nm的Eu^(3+)—O^(2-)电荷迁移跃迁形成,属于宽带激发,在319,395,465,535 nm等处有窄的激发峰出现。在发射光谱中,由于磁偶极跃迁~5D_0→~7F_1受到不同晶体场的作用而分裂为593和589 nm两个峰,最强的发射峰为614 nm,对应于Eu^(3+)的电偶极跃迁~5D_0→~7F_2,属于纯正的红色发光。此外,随着微波功率的提高,基质的晶型逐渐由花片状的球霰石向针状的文石型过渡,样品的红色发射强度也逐渐增强。

中国北方四剖面CaCO_3含量变化及其反映的古降水量

中国北方自西向东的4个剖面,各地层CaCO3的含量呈现逐渐减少的规律。科尔沁剖面和延长剖面、西宁盘子山剖面CaCO3含量曲线表现出的特征为:在每一个古土壤单元的下部一定深度内CaCO3曲线都表现为一个明显的峰;新疆塔勒德剖面的各古土壤的CaCO3含量表现为表层比中、下部要高。利用CaCO3淀积深度恢复出来的部分区域的古降水量显示,末次间冰期期间盘子山剖面的古降水量大为352mm,延长剖面和科尔沁剖面的古降水量大约为500～550mm;末次冰期的间冰阶阶段科尔沁剖面的古降水量大致为320～360mm;延长剖面古降水量大约为443mm;全新世以来盘子山剖面的古降水量大约为306mm,延长剖面和科尔沁剖面的古降水量大约为320～380mm。这些数据可为半定量恢复地质历史时期古环境状况提供依据。

我国CaCO_3填料表面改性及在塑料中的应用

介绍了我国CaCO_3填料改性聚烯烃,聚氨酯和聚氯乙烯等塑料的方法和机理。结果表明:CaCO_3颗粒的形状和粒径、CaCO_3在塑料中的分布状态,CaCO_3与树脂之间的界面状态、制品制备工艺条件,以及相容剂和表面改性剂的种类、分子量大小和分子结构等因素塑料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度、亲水性、熔体流动指数、密度和白度等性能的改善起着十分重要的作用。

硫酸铵强化石膏溶解矿化制备高纯CaCO_(3)

近年来,利用固废石膏矿化CO_(2)联产CaCO_(3)及硫酸铵工艺技术受到广泛关注,然而由于固废石膏成分复杂,分离纯化困难,成本与矿化产品品质难以兼顾导致其无法大规模工业化利用。为此,以硫酸钙及磷石膏为原料,提出以石膏矿化液相产物硫酸铵溶液强化硫酸钙溶解浸出,液固分离后再进行矿化的间接矿化工艺。试验研究了溶解强化过程中硫酸铵浓度及溶解浸出时间对硫酸钙溶解特性的影响,以及矿化过程中氨水浓度、温度、矿化反应时间等因素对矿化过程和矿化产物的影响。确定了优化的溶解与矿化工艺条件,基于此,进一步研究磷石膏的间接矿化过程,结果表明,与直接矿化相比,间接矿化可使CaCO_(3)产品纯度由82.2%提高至98.6%,且产品粒度D_(50)由22.00μm降至10.98μm。间接矿化工艺可有效强化石膏溶解浸出过程,避免引入外加介质,并制备高纯度轻质CaCO_(3),相关研究可为固废石膏矿化CO_(2)技术的经济应用提供基础支持。

纳米CaCO_(3)与碳粉低热固固耦合原位制备纳米CaO和CO

高温条件下固相CaO可直接与CO_(2)反应生成CaCO_(3),CO_(2)捕集率达78.57%(质量分数),是解决碳排放的高效手段。钙循环技术中如何降低CaCO_(3)分解温度、CaO再生和CO_(2)利用是关键问题。研究通过纳米CaCO_(3)和碳粉的低热固固耦合反应同时实现纳米CaO再生和CO_(2)原位转化为CO,使纳米CaCO_(3)分解温度下降46℃,分解速率提高约50%,再生的多孔纳米CaO粒径小而均匀,可再次捕集CO_(2)实现钙循环利用,由CO_(2)转化的CO可应用于工业合成气。纳米CaCO_(3)和碳粉具有原料来源广泛、价格低廉、安全性高、运输便捷等优点,该低热固固耦合反应在低成本前提下具有提高CO_(2)捕集和利用效率的潜力。

碳酸钙还原低热耦合与二氧化碳绿色原位转化

碳酸钙(CaCO_(3))是水泥和钢铁生产等行业常见的矿产资源。然而,其高温分解产生的能源损失和二氧化碳(CO_(2))排放是亟需解决的问题。因此,提出了利用甲烷(CH_(4))、氢气(H_(2))、碳(C)和乙醇(C 2H 5OH)与亚微米级CaCO_(3)的耦合反应以降低分解温度并实现CO_(2)原位转化,在此基础上进行了热力学和耦合产物的分析,同时在经济层面上展开了对比。研究表明,CH_(4)对CaCO_(3)分解温度的降低最显著,H_(2)次之;C被用作还原剂时副产物最少;C 2H 5OH与CaCO_(3)的耦合反应中H_(2)和一氧化碳(CO)的产率最高。通过还原剂耦合不仅可以在较低温度下再生氧化钙(CaO),还可将CO_(2)原位转化为高值产物,如H_(2)和CO,从而减少CO_(2)排放。

纳米CaCO_3对PE–HD/CF复合材料力学性能的影响

针对高密度聚乙烯(PE–HD)/碳纤维(CF)二元复合材料随CF含量的增加,拉伸强度和弯曲强度增大、冲击强度却逐渐下降的情况,在二元体系中添加纳米CaCO3制得PE–HD/CF/CaCO3三元复合材料,对比分析了两种复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜对三元复合材料的冲击断面进行观察。结果表明,纳米CaCO3的加入使得三元复合材料的拉伸强度略有降低,但弯曲强度和冲击强度在一定范围内增大;当纳米CaCO3含量为10份时,复合材料的综合力学性能最佳。

CaCO_3改性对UV固化木器涂料性能的影响

在木器漆应用领域,UV涂料与传统涂料相比以明显优势,逐渐成为当下主流,同时也引领着未来的发展。但UV也有其缺陷,笔者着重于利用CaCO_3对木地板UV涂料进行改性,并对其力学性能和光学性能进行测试研究,旨在寻找一种具有较高性能的木质地板改性UV涂料。

稳定非晶态CaCO_(3)在乙二醇无水体系中的制备及形成机理

采用醇钙法在乙二醇钙无水体系中制备了纯净且稳定的非晶态CaCO_(3)(ACC),即利用K_(2)CO_(3)和CaCl_(2)在乙二醇溶液中的反应制备ACC,并研究了溶液浓度、陈化温度和时间对产物相类型和颗粒形貌的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,当溶液混合后立即有ACC生成;在0℃和20℃的反应温度下,当陈化时间延长至4个月时,产物依然保持非晶态,说明生成的ACC非常稳定;20℃下不同浓度溶液反应得到的产物也为纯净ACC。产物的红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)以及选区电子衍射(SAED)结果验证了产物CaCO_(3)为非晶态。扫描电镜(SEM)观察结果表明,反应时间越短、反应温度越低、溶液越稀,ACC越容易呈现疏松多孔状;随着陈化时间的延长,ACC由疏松多孔的无定形态逐渐变成不规则颗粒状(0℃)和较规则的椭球状或球状颗粒(20℃)。最后,从CaCl_(2)和K_(2)CO_(3)在乙二醇中电离的角度探讨了ACC的形成机理。该研究为稳定的纯净ACC的制备提供了全新的途径,有助于进一步加深对ACC调控制备的理解。

表面处理CaCO_3对单组分聚氨酯密封剂性能的影响

对轻质CaCO3、重质CaCO3和滑石粉3种填料进行了表面处理,考察了它们对聚氨酯密封剂性能的影响。结果表明:使用表面处理轻质CaCO3作填料的聚氨酯密封剂与使用未处理轻质CaCO3作填料制备的聚氨酯密封剂相比,其邵氏硬度降低,伸长率提高。此外,使用表面处理轻质CaCO3作填料时在增加填料用量的同时,能确保密封剂的物理机械性能。

纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型及能量演化特征

采用纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混合掺入混凝土中,对混掺纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土进行了受压性能试验,基于损伤力学理论和能量耗散原理分析了纳米SiO_(2)-CaCO_(3)增强混凝土的本构关系,建立了普通混凝土和纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型。结果表明:混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升混凝土强度效果更佳,强度最大增幅为31.46%;混掺纳米材料显著降低了混凝土的弹性应变能释放速率,增大了混凝土的总应变能和耗散能,从而提高了混凝土的延性和韧性。基于SEM微观测试结果揭示了纳米材料对混凝土增强效应的作用机理。

输油管道垢下腐蚀的电化学行为

针对CO_(2)驱油气田的CaCO_(3)垢下腐蚀问题,用电化学试验、图像表征和腐蚀产物分析等方法研究了垢层厚度对输油管道用Q235b钢腐蚀行为的影响。结果表明:垢层对试样的腐蚀影响主要分为三个阶段:(1)垢层促进腐蚀性介质扩散,加剧基体腐蚀,导致基体蚀坑尺寸和最大蚀坑深度增大,开路电位迅速负向偏移;(2)垢层起到一定的物理屏蔽作用,蚀坑尺寸和最大蚀坑深度减小,蚀坑数量增多,开路电位基本保持不变;(3)垢层起到有效的物理屏蔽作用,垢层内外的氧浓差腐蚀导致蚀坑数量显著增多,开路电位缓慢负向偏移。垢层主要影响试样的阴极反应过程,随着垢层厚度继续增加,试样腐蚀加剧,腐蚀电流密度增大。