TRIZ理论在轻烧粉氨气法制备氢氧化镁过程中的应用研究

TRIZ理论作为一种普遍的问题解决方法,在各工业领域的技术创新方面都有着广泛的成功应用。依据2010年的TRIZ理论,对以轻烧粉为原料,氨气法制备氢氧化镁过程中出现的杂质影响产品形貌的问题做了矛盾分析。根据矛盾矩阵指示,选取02抽取/分离原理、24中介物原理和35改变物理化学状态原理,进行具体应用研究。研究结果表明,应用02抽离/分离原理对蒸氨溶液除杂,并采用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射仪对产品表征,得到纯度较高、形貌较好、分散性良好、附加值高的氢氧化镁;应用24中介物原理,分别利用蒸氨溶液与正丁醇-水体系、正丁醇-丙酮-水体系进行盐效萃取,但分离效果不理想;应用35改变物体的物理或化学状态原理,将蒸氨溶液冷却结晶,晶体主要为氯化铵,未实现结晶提取氯化镁的目的。

微乳液体系中形貌可控合成碳酸钙的研究

采用不同微乳液体系制备出形貌可控的碳酸钙颗粒,并对表面活性剂、助表面活性剂和碳酸钙前驱体等影响因素进行了研究。结果表明,选择合适的表面活性剂可以提高微乳液体系中分散相的分散度,从而更有效地抑制碳酸钙颗粒的生长;通过改变助表面活性剂的种类,不但可以得到环境友好型微乳液体系,而且可以控制碳酸钙颗粒的生长方向;通过改变钙源,提供了一种与传统的油包水(W/O)型微乳液完全不同的材料制备方式,即水包油(O/W)型体系相界面反应模式,此反应模式使反应不再限制在水核中而是拓展到所有两相接触的接触面,并得到无定型碳酸钙颗粒。

碳化法形貌可控制备碳酸钙的研究

碳化法通常只能获得立方结构的碳酸钙。采用碳化法,通过调控反应温度、晶型控制剂种类(无机或有机)和反应时间等条件,分别得到了不同形貌的碳酸钙,包括立方状、棒状、片状、无定型以及纺锤状的碳酸钙粒子,实现了碳酸钙形貌的可控合成。此外,对碳酸钙不同形貌的形成机理进行了初步分析。结果表明:反应温度与反应时间对碳酸钙颗粒的成核与生长速率起着重要的作用,而晶型控制剂主要对晶粒的生长方向产生影响。选取棒状碳酸钙的形成过程,通过考察反应时间对碳酸钙形貌的影响,得出棒状碳酸钙晶体的形成机理是溶解再结晶过程。

添加碳酸钙对油页岩热解和燃烧反应特性的影响

先将油页岩和Ca CO3以不同的比例进行掺混(油页岩:Ca CO3质量比从9:1到2:8之间),然后利用热重分析技术(TG)研究了Ca CO3的加入对油页岩热解和燃烧反应特征的影响规律。结果表明:在油页岩有机质热解和燃烧过程中其反应的转化率基本都随着Ca CO3添加比例的增加而增大;而其活化能基本都随着Ca CO3添加比例的增加而降低,在Ca CO3添加比例为2:8时,对于热解过程,活化能由纯油页岩反应时的120.69 k J/mol降至90.22 k J/mol,对于燃烧过程,活化能由纯油页岩下的58.69k J/mol降至54.83 k J/mol。

轻烧粉制备介孔氧化镁及其吸附性能的研究

以轻烧粉和铵盐为初级原料,氨水为沉淀剂,通过化学沉淀法制备氢氧化镁前驱体,采用煅烧法制备具有一定结构材料的MgO.研究煅烧温度对氧化镁活性及比表面积的影响.实验结果表明:经过400℃煅烧后制备的氧化镁具有优异的活性,比表面积为214.6 m^(2)/g,孔容积为0.4 cm^(3)/g,平均孔径为3.5 nm;其吸碘值为227.3 mg/g.并以有机染料甲基橙溶液模拟染料废水,研究介孔材料MgO对模拟染料废水的吸附性能.结果显示MgO对甲基橙具有较强的吸附性能,饱和吸附量为169.2 mg/g.

W,N共掺杂TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4磁性光催化剂研究

以Fe3O4纳米颗粒为内核,SiO2惰性层为隔离层和钛酸四正丁酯为前驱体,钨酸铵、硝酸铵为掺杂源,采用低温溶胶法制备磁负载型的钨、氮共掺杂二氧化钛磁性光催化剂;通过XRD、SEM、DRS和IR等表征手段,对低温溶胶制备磁负载型的钨、氮共掺杂的二氧化钛磁性光催化剂的性质进行研究。结果表明:催化剂为锐钛矿晶型,球形纳米颗粒,禁带宽度降低了0.66eV。以氙灯模拟太阳光降解甲基橙,光照1h,催化剂降解率均达到90%以上。

低温溶胶法制备W、N-TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4磁性光催化剂降解动力学研究

采用低温溶胶法制备W、N-Ti O2/Si O2/Fe3O4磁性光催化剂,研究其对有机污水中的甲基橙暗反应吸附规律和光反应催化降解性能。用所制备的W、N-Ti O2/Si O2/Fe3O4磁性光催化剂降解不同浓度的甲基橙,得出其降解反应为一级反应;符合Langmiur-Hinshelwood(L-H)动力学模型,反应速率常数k=2.18 mg/(L·min),表观吸附平衡常数K=0.075(L/mg);反应半衰期随着初始浓度的增加而延长。

低温溶胶法制备钨、氮共掺杂二氧化钛光催化剂的研究

以钛酸四正丁酯为前驱体,硝酸铵和钨酸铵为掺杂源,利用低温溶胶法直接制备了纳米级钨、氮共掺杂二氧化钛粉体。通过XRD、SEM、IR、XPS、GTA等测试手段对样品进行表征,结果表明:共掺杂TiO2粉体为锐钛矿型,呈球状颗粒,粒径为8.9 nm,600℃内稳定性好,禁带宽度2.86 eV,光响应迁移到可见光范围。以氙灯模拟太阳光降解甲基橙溶液,光照60 min,光催化剂粉体的降解率达到94%以上,与P25相比有明显提高,具有良好的光降解性能。

以轻烧粉制备六方片状氢氧化镁

主要以轻烧粉和硝酸铵为原料,经过蒸氨反应得到蒸氨精制液,不加任何添加剂,再以氨水为沉淀剂,制备高品质的六方片氢氧化镁。研究了蒸氨过程中镁离子浓度随蒸氨温度和蒸氨时间的变化规律以及在沉镁过程中,氨镁比、沉镁温度对氢氧化镁形貌和粒径的影响。结果表明:氨水法制备的氢氧化镁为规整六方片形、粒度在1～2μm之间,(001)面的X射线衍射强度远远大于(101)面,说明其表面极性较低、分散性较好,而且该产品分解温度为335.4℃,具有良好的热稳定性,可以用作工业级阻燃剂。

热解法制备不同形貌碱式碳酸镁

以重镁水（Mg（HCO3）2）溶液为原料,采用热解法制备碱式碳酸镁。用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜、热重-差热分析（TG-DTA）和比表面积仪对其进行表征,研究了影响反应诱导期、重镁水分解率、碱式碳酸镁形貌和比表面积的因素。结果表明：提高反应温度、降低反应压力,可以缩短反应诱导期,促进重镁水分解。反应压力为0.10 MPa、反应温度为40℃、分解时间0.5 h时,重镁水分解率为30.51%;升高温度至70℃,分解率为66.43%,比表面积随温度升高先增大后减小;在0.03 MPa和70℃时,重镁水的分解率为91.2%,随温度升高产品比表面积减小,产品形貌变化趋势为：棒状-片状颗粒-花球状。XRD和TG-DTA表征显示产品化学组成为：4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O。