Fe^(3+)对细粒菱锌矿和方解石分散行为的影响

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLVO理论计算等考察Fe^(3+)对菱锌矿和方解石的分散行为规律和作用机理。结果表明:两种矿物对Fe^(3+)的吸附行为基本一致,但Fe^(3+)对菱锌矿分散行为的影响程度大于Fe^(3+)对方解石分散行为的影响。当Fe^(3+)浓度为5×10^(−4)mol/L时,菱锌矿分散行为被完全破坏。溶液化学及DLVO理论计算结果表明,Fe^(3+)吸附在矿物表面形成了羟基络合物或Fe(OH)3,导致菱锌矿颗粒间作用力小于方解石的,这是Fe^(3+)破坏菱锌矿分散行为、影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选的主要原因。

IPDI改性水性醇酸乳液的制备及性能研究

水性醇酸涂料漆膜的硬度、光泽与耐水性较油性醇酸涂料差,改进这些性能对水性醇酸涂料的推广应用有重要意义。本研究以大豆油、季戊四醇及苯酐为原料,采用醇解法合成醇酸预聚体,并引入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)改性,通过相反转法制成IPDI改性水性醇酸乳液。研究了IPDI用量、中和剂AMP-95用量、乳化工艺对水性醇酸乳液性能的影响。结果表明:当IPDI用量(以苯酐的质量计)为50%,AMP-95用量(以树脂的质量计)为0.6%,乳化剂用量(以树脂的质量计)为5%,搅拌速度为4000 r/min时,所制得的水性醇酸乳液漆膜硬度达2H,光泽为90.87,表干2 h,耐水性24 h无异常,漆膜综合性能表现良好。

损耗型吸波材料与水泥基复合吸波材料的制备及性能调控研究现状

针对目前日益恶化的电磁污染问题,吸波功能材料得到广泛应用。如何经济、高效、宏量制备高性能吸波材料,对功能建筑材料行业的发展具有重要意义。从损耗型吸波材料的吸波机理出发,在广泛总结对比磁损耗型、电阻损耗型、介电损耗型吸波材料制备的基础上,分析了水泥基复合吸波材料的制备技术及性能调控研究现状,并指出结构设计和材料复合石水泥基吸波材料的重要发展方向。

锂辉石提锂工艺现状及晶型转化研究进展

矿石提锂由于反应效率高、生产周期短,是制备高端锂材的主要方法之一。锂辉石因其氧化锂品位高是矿石提锂的主要来源。开发高效锂辉石提锂工艺对于保障锂行业可持续发展具有重要意义。通过对典型的锂辉石提锂工艺,包括硫酸法、石灰石烧结法、硫酸盐法、氯化焙烧法、碱性压煮法和氟化学法等研究现状进行阐述,充分探讨各提锂工艺的反应原理、工艺参数、反应效率等,客观分析总结现有工艺的优缺点,并对锂辉石提锂工艺的改进进行总结展望。此外,对提锂过程中涉及的晶型转化的研究进展进行分析,重点对相变过程中γ相的生成及对相变路径的影响因素进行系统讨论,为指导α锂辉石短流程甚至无相变制备锂盐产品提供指导。

双金属Au_(n)Cu^(0∕-)(n=1~9)团簇结构、稳定性、电子及光学性能研究

为了探究铜掺杂金团簇的结构及特性,依据密度泛函理论对Au_(n) Cu^(0/-)(n=1~9)团簇的结构、稳定性、电子及光学性能进行了系统分析。基于卡利普索结构预测程序,在B3LYP/Lanl2dz水平下优化得到了不同尺寸的基态结构。研究表明,除Au7 Cu和Au8 Cu-呈现三维结构外,其它尺寸下的基态均呈现二维平面结构。而且,Au_(n) Cu^(0/-)的基态可通过在Au_(n)-1 Cu^(0/-)基态基础上添加一个Au原子得到。稳定性分析确定了Au_(5) Cu和Au_(2) Cu-团簇在各自体系中拥有相对强的稳定性。磁性分析发现,闭壳层电子结构体系的总自旋磁矩为零;开壳层电子结构体系分别具有1μB的总磁矩。分析极化率表明,Au_(9) Cu和Au_(9) Cu-团簇对外场的各向异性响应最强,AuCu和Au_(3) Cu-团簇对外场的各向异性响应最弱。AdNDP分析发现,众多σ键连通了整个分子骨架,促进了整个团簇的稳定。基于Multiwfn程序,拟合的光电子能谱、红外谱、拉曼谱和紫外可见光谱可为实验上鉴别Au_(n) Cu^(0/-)团簇的结构提供帮助。

团簇M_(2)B^(-)_(20)(M=Li,Na,K)几何结构和特性的第一性原理研究

结合卡利普索结构预测程序和密度泛函理论的第一性原理计算,详细研究了M_(2)(M=Li,Na,K)掺杂B^(-)_(20)团簇体系的几何结构、电子、热力学和光谱特性.结构分析表明,碱金属原子的掺杂完全改变了原B^(-)_(20)团簇几何结构.Li_(2)B^(-)_(20)和Na_(2)B^(-)_(20)团簇的全局极小结构拥有相似几何构型,结构由一个管(两个B_(9)环包含两个B)和管异侧的两个M原子构成.K_(2)B^(-)_(20)团簇的全局极小结构为高对称性的管状结构,掺杂的两个K原子分居两个B10环构成管的两侧.基于上述全局极小结构,分析了体系的电子特性(电荷转移和磁性)和热力学特性(定容热容和标准熵).最后,基于Multiwfn程序,拟合出了体系的光电子能谱、红外和拉曼光谱.本文工作为M_(2)B^(-)_(20)(M=Li,Na,K)团簇的实验和理论研究提供了指导和帮助.

有机溶剂纳滤在石油化工中的应用进展

有机溶剂纳滤(OSN)是一种用于高效分离相对分子质量为200~1000的溶质和有机溶剂的新型膜分离技术。相比传统分离技术,OSN具有能耗低、污染少和分离效率高等突出优势.因此,OSN在石油化工中的溶剂回收、含油废水处理、油品纯化等方面得到了广泛应用.本文综述了近年来OSN膜分离技术在石油化工领域的应用及研究进展,包括典型膜分离工艺流程、膜选择与设计开发、膜分离性能等,分析了OSN所面临的挑战,并对未来的发展前景进行展望.

高盐有机废液焚烧炉用耐火材料研究现状与展望

高温焚烧法是处理化工高盐废液的有效途径,具有处理彻底、二次污染小和适应性强等显著优势.然后高盐有机废液组成复杂,工况下高温炉渣易侵蚀焚烧炉耐火材料,耐火炉衬的损毁给焚烧炉稳定运行造成巨大的安全隐患与经济损失.本文介绍了高盐有机废液焚烧炉用耐火材料的类型及其侵蚀机理.根据有机废液焚烧过程的特点,本文对焚烧炉用耐火材料的抗蚀提出了一些建议措施,可为延长耐火材料使用寿命提供理论与技术基础.

河南省某典型蛋鸡养殖舍秋冬季氨排放特征

为阐明典型集约化蛋鸡养殖舍氮素排放特征,以及为集约化蛋鸡舍后续氨减排措施的研究提供基础数据和技术支撑,以河南省禹州市某典型笼养型蛋鸡舍为研究对象,利用高灵敏电化学氨气检测传感器在秋、冬季采用多点连续监测方法分析了蛋鸡舍内温度与湿度对鸡舍外排气体中NH3浓度的影响。结果表明,秋季舍内温度日夜相差不明显,平均温度为24.0℃;冬季相对于秋季舍内外温差较大,舍内温度日夜相差较大,平均温度为21.4℃。秋季舍内湿度日夜相差较大,每日平均湿度为52%;冬季舍内湿度日夜相差较小,冬季每日平均湿度为46.4%。秋、冬季蛋鸡舍出风口处外排NH3浓度分别为0~8.68 mg·m^(-3)和0~5.4 mg·m^(-3)。外排NH_(3)浓度随清粪频率呈现出当次清粪完成后外排NH3浓度最低,随后伴随养殖舍内鸡粪不断累积而增加直到下次清粪开始前达到最高,外排浓度的周期性变化趋势且与舍内温度、湿度呈正相关关系。监测数据表明优化集约化笼养型养殖舍的粪污清理过程和对舍内温湿度精准调控是目前养殖条件下大幅减少氨排放的有效路径。

绿色智能肥料:矿产资源养分全量利用的创新思路与产业化途径

肥料是工农业绿色发展的纽带,是支撑绿色转型发展的重要物质。新时期我国工业和农业绿色发展均面临着生产环境代价大、资源利用效率低等重大挑战,尤其是肥料生产过程中产生了大量的养分资源无法实现高效利用。为更好解决工农业发展所面临的关键问题,本文提出了矿产资源养分全量利用思路与产业化途径,着重介绍了矿产资源养分全量利用的基本概念与内涵、利用策略和产业化途径,以期为工农交叉融合创新的绿色智能肥料产业发展提供解决方案,促进科技创新解决产业关键问题,为创新绿色智能肥料与推动化肥产业绿色转型升级提供战略支撑。

杂质硅对锌酸钠溶液结晶过程的影响机理研究

研究了杂质硅对锌酸钠溶液结晶过程的影响规律,通过结晶物相和热力学研究了杂质硅对锌酸钠溶液结构的影响.通过分析锌酸钠溶液的分解行为,考察了杂质硅浓度、晶种和温度等参数对锌酸钠溶液结晶过程的影响规律.结果表明,存在一个临界硅浓度,当硅浓度高于临界硅浓度时,杂质硅抑制结晶过程的进行;当硅浓度低于临界硅浓度时,杂质硅促进结晶过程的进行.以氧化锌作为晶种时,35,50和60℃时临界硅浓度分别为0.20~0.40,0.054~0.20和0~0.054 g/L.以氢氧化锌作为晶种时,35℃时临界硅浓度为0.20~0.40 g/L.临界硅浓度随温度的升高而降低.硅浓度低时,物相为多面体形的ε-Zn(OH)_(2);硅浓度高时,物相为纳米棒和长方体形的γ-Zn(OH)_(2),提高温度可以抑制γ-Zn(OH)_(2)的生成.硅杂质的存在可能促使锌酸钠溶液的结构发生了重构,使锌酸钠溶液中锌元素以Zn(OH)+的形式存在,升高温度则可减弱杂质硅的影响.

螯合剂对湿法磷酸制备磷酸二氢钾结晶过程影响

湿法磷酸生产成本低,但杂质含量高,以湿法磷酸为原料制得的磷酸二氢钾(KDP)产品质量低。研究利用中和法,以杂质含量高的工业湿法磷酸为原料,制备柱状大颗粒磷酸二氢钾晶体。研究了螯合剂用量、降温速率和搅拌速率对磷酸二氢钾结晶过程的影响,考察了磷酸二氢钾的质量分数、收率、结晶速率和晶体形貌等指标,并进行了母液循环实验。研究结果表明:螯合剂能有效消除杂质离子对结晶过程的抑制作用。结晶的最适宜工艺条件为螯合剂用量0.70%、搅拌速率100 r·min^(-1)、降温速率0.1℃·min^(-1)。在此条件下得到的磷酸二氢钾晶体外观为柱状大颗粒,质量分数99.91%,平均粒度1.38 mm,结晶速率0.128 g·min^(-1),达到肥料级磷酸二氢钾优等品标准(HG/T 2321—2016);其中磷的单次收率49.86%。母液循环生产的磷酸二氢钾晶体质量分数、晶型和收率等指标全部达标。

粗粒辉钼矿工艺矿物学及流态化浮选抛废研究

粗粒预选抛废是实现选厂节能降耗的重要技术手段,借助流态化浮选技术对河南某选厂低品位辉钼矿(粒级-1 mm,Mo品位0.076%)进行选前抛废探索。通过工艺矿物学对辉钼矿嵌布和解离特征进行了全面分析,研究了操作因素对流态化浮选的影响规律,并在不同捕收剂用量下比较了其与机械式浮选的抛废效果差异。工艺矿物学结果表明,试验所用矿石中主要有价矿物辉钼矿为中粒-细粒不均匀嵌布,粗粒级矿石中辉钼矿解离度较低。流态化浮选结果表明,操作因素对于尾矿品位和抛尾率均可能产生影响,最优条件下流态化浮选尾矿品位为0.011%~0.015%,抛尾率为40%~55%,抛废效果远优于机械式浮选,其原因是流态化浮选构建了低紊流环境,提升了浮选粒度上限。

机器学习预测筛选MOF气体分离膜的研究进展

金属有机框架(MOFs)气体分离膜因其优异的分离性能在碳捕集、能源气体分离等领域得到广泛关注。尽管采用高通量分子模拟计算可以实现高性能MOF膜的筛选,但随着MOFs数量的激增,逐一计算MOF膜的气体分离性能需要消耗大量的计算资源,而基于机器学习方法可以快速进行MOF膜的性能预测与筛选,进而加速高性能MOF膜的设计制备流程.本综述系统介绍了机器学习预测筛选MOF膜的方法与流程,总结了当前的研究进展,分析了机器学习预测筛选MOF膜未来的方向与挑战.

交联剂对印迹材料选择性吸附镓性能的影响机理

为了考察交联剂对印迹材料吸附镓性能的影响规律及机理,本文以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,采用原位离子印迹法考察不同交联剂用量对印迹材料(IIPs)和非印迹材料(NIPs)吸附镓性能的影响规律及机理。结果表明:交联剂用量对合成的IIPs和NIPs的结构和吸附性能具有不同的影响规律。随着交联剂用量的增加,NIPs材料的比表面积增大,但当柿单宁逐渐由暴露转化为嵌入状态时,交联剂对镓的吸附容量及吸附选择性降低。模板效应是提高IIPs对镓的吸附性能及选择性的主要因素,且模板效应随着交联剂用量的增加,呈现出先增加后降低的趋势。在交联剂柿子皮粉末用量为0.351 mg/g时,形成的薄而均匀的印迹层使得IIP-1对镓的吸附容量(Q_(e)=91 mg/g)和吸附选择性(选择性系数α=38.5)最好,有望实现混合金属溶液中镓的高效选择性富集。

基于3D打印的三维石墨烯基电极研究进展

超级电容器是一种高性能的能量存储设备,因具有高功率密度、快速的充放电速率、高安全性能、优异的循环稳定性和较宽的工作温度范围等优点备受人们关注和青睐,并在清洁能源、电动汽车、无线通信、航空航天、军事和消费电子等领域得到了广泛的应用。电极材料是决定超级电容器储能性能的关键因素之一,开发新型、高效电极材料的已成为国内外研究的热点。传统电极材料经过长期的发展虽取得了一些技术革新和突破,但仍存在碳基电极容量不大、过渡金属化合物导电性不高、导电聚合物循环稳定性不足等缺点。石墨烯是一种由单层碳原子构成的碳纳米材料,具有优异的物理化学性能,是超级电容器电极材料的新宠。三维石墨烯不仅能保留单层或少数层石墨烯独特的物理化学性质,而且具有低密度、多孔性、高度连通结构和微反应环境等特性,在超级电容器领域备受关注,比石墨烯具有更加广泛的应用前景。目前,三维石墨烯的制备方法主要有湿化学技术、CVD技术和3D打印技术等。其中,3D打印技术凭借其在空间构型设计和化学组成优化方面的独特优势,在生物医药和能源器件等领域迅速发展。基于3D打印的石墨烯基材料不仅具有良好的孔道分布和优异的力学性能,而且其独特的3D打印结构还能赋予电极新的功能和特性,在微电子器件迈向微型和柔性中扮演着重要角色。本文综述了超级电容器的电荷储存机理和电极分类,并详细介绍了3D打印的石墨烯及其复合体系在电极材料应用中的研究进展,讨论了当前3D打印石墨烯基电极材料所面临的主要问题和挑战,以期为3D打印石墨烯基电极的设计、开发和应用提供思路。

二维MXene纳米通道膜的制备及分离性能

水资源短缺是制约社会和工业发展的关键挑战之一,二维(2D)纳米材料构筑的分离膜在水处理领域表现出潜在的应用前景,具有良好的分离性能和可调控的微结构.为了解决二维材料膜存在的制备困难和易溶胀等问题,本研究以多孔氧化铝(Al_(2)O_(3))为载体,利用真空抽滤技术引入孔径为0.34μm的改性碳纳米管(CNTs)过渡层,为膜层制备提供更多结合位点和静电结合力,在此过渡层上采用真空抽滤-热交联(180℃)技术制备出了二维MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料分离膜,尽管热交联降低了纳米通道尺寸和渗透性,但提高了抗溶胀性.所制备MX-180膜纳米通道尺寸为5.0A,在0.1至0.5 MPa压力下的纳滤测试中,MXene膜的纯水渗透量为8.3±2.5L/(m^(2)·h·MPa),对KCl、NaCl、MgCl_(2)和四环素截留率达到67.87%、79.99%、85.66%和91.34%,具有良好的分离性能和抗溶胀稳定性.

菱锌矿表面强化硫化技术及机理研究

以主要氧化锌矿物菱锌矿作为研究对象,研究了硫化温度、铜离子活化、低pH条件硫化等多种方式对菱锌矿硫化程度的影响,并揭示了水洗除去表面的过量的高浓度硫化钠对氧化锌矿硫化浮选效果的影响。在以上基础上,利用分析检测手段对氧化锌矿强化硫化反应机理进行了探究,得到以下结论:1)硫化时加入铜离子可以改善菱锌矿纯矿物的回收率;2)以用量为1×10^(-3)mol/L的硫化钠作为硫化剂时,在没有除去溶液中过量硫化钠时,菱锌矿几乎没有得到有效浮选,表明溶液中残存的高浓度硫化钠对浮选过程起抑制作用,水洗除去溶液中过量硫化钠后可以提高菱锌矿回收率;3)酸性条件下进行氧化锌矿硫化有助于提高氧化锌矿浮选回收率,在弱酸性条件下强于强酸性条件;4)提高硫化温度可以提高菱锌矿硫化效果。通过XRD分析表明,硫化反应生成物结晶度很低,XPS分析表明,加入硫化钠硫化时有硫化锌生成,并且随着温度升高菱锌矿表面硫化锌含量增加。红外光谱分析表明,铜离子强化了丁基黄药与菱锌矿的吸附作用。

含叠氮基和硝基新型增塑剂的设计、合成与性能

针对具有出色玻璃化转变温度(Tg=-101℃)的含能增塑剂DNPH(2,2-二硝基丙基正己酸酯)生成焓(-702 kJ·mol^(-1))偏低的问题,通过在分子结构中引入叠氮基团的方法,设计、合成了单叠氮基的DNPAH(2,2-二硝基丙基-6-叠氮基己酸酯)和双叠氮基的DNPDAH(2,2-二硝基丙基-5,6-二叠氮基己酸酯)。通过1H-NMR、FTIR及EA等结构解析技术确定了两种全新化合物的分子结构。与DNPH的生成焓相比,DNPAH(-417.8 kJ·mol^(-1))和DNPDAH(-113.4 kJ·mol^(-1))分别提高了40.5%、83.9%。表明,在增塑剂结构中引入叠氮基可显著提高其生成焓。另外,二者的Tg分别为-99、-80℃。DNPAH热稳定性好、机械钝感、挥发性及迁移性低。分子动力学(MD)模拟及实验研究表明,DNPAH与PBT(3,3-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚)相容性较好。在相同增塑比时,与PBT常用增塑剂BDNPF/A(双(2,2-二硝基丙基)缩甲/乙醛)及BuNENA(N-丁基硝氧乙基硝胺)相比,DNPAH增塑的Tg更低,尤其是当增塑比为2∶1时,低至-88℃。DNPAH有望作为PBT基推进剂用新型含能增塑剂。

MXene层状膜负载低共熔溶剂及气体分离性能的研究

二维层状膜在气体分离中的高效传递归因于连续规整的层间通道,然而纳米片的局部低效率堆积在制膜放大时难以避免,这将导致缺陷产生和气体分离效率的严重下降.基于此,制备了一系列低共熔溶剂插层的磺化MXene层状膜.以亲CO_(2)的磺化MXene二维层状膜作为骨架,通过在二维通道内搭载低共熔溶剂来降低层间缺陷的产生.所制备的低共熔溶剂插层的MXene层状膜在湿态下具有良好的CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)选择性,其中,T@MX/ChCl∶MEA和T@MX/TEPA.Cl∶EG在湿态下CO_(2)渗透速率分别达到了513和493 GPU,CO_(2)/N_(2)选择性为191.4和204.8.本研究旨在探究“水促进CO_(2)传递”机制在载液MXene二维通道内的可行性,同时也为以MXene为基础的膜设计和制造提供了一种新的策略.