Ứng dụng của gangue than trong lĩnh vực vật liệu gốm dày đặc
Gangue than là đá bị mắc kẹt trong vỉa than, và nó cũng là chất thải trong quá trình khai thác than và rửa than. Hiện nay, lượng than đá tích lũy trong nước lên tới vài tỷ tấn, gây thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường sinh thái. Là một nguồn tài nguyên có thể tái chế, gangue than đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng các thành phần chính trong gangue than là alumina và silica, và các hợp chất này thường được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất gốm sứ. Bản thân gangue than cũng có một số lượng lớn micropores và diện tích bề mặt riêng cao. Do đó, gangue than có thể được sử dụng để điều chế gốm sứ và các vật liệu khác với các đặc tính tuyệt vời như độ bền cơ học cao, khả năng chống ăn mòn axit và kiềm và tuổi thọ cao.
1. Mullite dày đặc và vật liệu composite của nó
Mullite (3Al2O3·2SiO2) là vật liệu chịu lửa chất lượng cao với đặc tính tỷ trọng cao, khả năng chống sốc nhiệt tốt, khả năng chống dão tốt, hệ số giãn nở thấp và thành phần hóa học ổn định. Ở nước tôi, có rất ít trữ lượng mullite tự nhiên và hầu hết mullite được tổng hợp nhân tạo. Nói chung, cao lanh và bột alumina được sử dụng làm nguyên liệu thô, và vật liệu mullite được điều chế bằng cách thiêu kết hoặc đốt điện. Do hàm lượng kaolinite trong gangue than thường có thể đạt tới hơn 90%, vật liệu composite mullite và mullite có hiệu suất tuyệt vời có thể được điều chế bằng cách trộn gangue với các vật liệu phụ trợ như Al2O3 và nung ở nhiệt độ cao. đất nước tôi cũng đã đạt được một số tiến bộ trong việc chuẩn bị mullite và vật liệu composite của nó từ gangue than đá.
Sử dụng bauxite hàm lượng nhôm cao làm nguyên liệu chính, cùng với than đá và một lượng nhỏ Al2O3 để điều chế clinker mullite, nghiên cứu cho thấy clinker mullite với hiệu suất tuyệt vời có thể được nung ở 1700 ° C và độ xốp rõ ràng của nó nhỏ hơn 25 %, khối lượng riêng ≥ 2,75g/cm3.
Gangue ngâm than được sử dụng làm nguyên liệu chính, được trộn đều với alumina và mullite được điều chế bằng cách thiêu kết trạng thái rắn. Đầu tiên nó sẽ tăng lên và sau đó giảm nhẹ, do đó, thời gian giữ để chuẩn bị mullite phải được kiểm soát trong vòng 2 giờ.
Sử dụng bauxite và than đá làm nguyên liệu chính, vanadi pentoxit (V2O5) và nhôm florua (AlF3) làm chất phụ gia, một tinh thể có pha tinh thể chính là pha mullite được điều chế bằng phản ứng trạng thái rắn. Nghiên cứu cho thấy: khi nhôm Khi bauxite và silic-alumin trong gangue than được trộn theo tỷ lệ mol 2:3,05, độ bền và độ cứng của vật liệu mullite đã chuẩn bị đã được cải thiện đáng kể và hiệu suất là tốt nhất. Mật độ thể tích của nó cao tới 2,3g/cm3, độ xốp biểu kiến là 23,6%, tỷ lệ hấp thụ nước là 10,55% và độ bền uốn là 114MPa.
Vật liệu composite thủy tinh silica cao mullite đã được tổng hợp thành công bằng cách sử dụng gangue than và cao lanh làm nguyên liệu thô và thêm fenspat kali. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thiêu kết của hỗn hợp không thêm kali fenspat là trên 1590°C, trong khi nhiệt độ thiêu kết của hỗn hợp có tỷ lệ K2O là 1,5% và thêm kali fenspat có thể giảm xuống 1530°C. Do đó, thêm một lượng kali fenspat nhất định vào hỗn hợp có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết.
Sử dụng gangue than làm nguyên liệu thô, gangue được kích hoạt bằng cách loại bỏ tạp chất, nung và các quy trình khác, và vật liệu bột hỗn hợp nano-mullite được điều chế bằng quá trình kết tinh thủy nhiệt. Kết quả cho thấy pha composite nano-mullite được điều chế từ bột than hoạt tính gangue trong điều kiện dung dịch natri hydroxit nồng độ 2-4mol/L, nhiệt độ khuấy 80-90°C, thời gian bảo quản nhiệt 3h, và tỷ lệ lỏng-rắn là 10mL/g. Bột, bột hỗn hợp nano-mullite có hiệu ứng kết tinh tốt, hầu hết là tinh thể cột, chiều dài hạt là 50nm và tỷ lệ khung hình trung bình đạt 3,5.
2. Silon dày đặc và vật liệu composite của nó
Sử dụng gangue than nhôm cao, bột cô đặc sắt và bột than cốc làm nguyên liệu thô, vật liệu đậm đặc hỗn hợp Fe-Sialon được điều chế bằng phương pháp thấm nitơ khử nhiệt ở 1400-1550°C trong 4 giờ. Người ta thấy rằng hàm lượng than cốc vượt quá 10% 1. Vật liệu đậm đặc Fe-Sialon được chuẩn bị ở 1500℃ trong 4 giờ có sự phân bố hạt đồng đều nhất và hiệu suất tốt nhất.
Sử dụng gangue than và đất sét tự nhiên làm nguyên liệu chính, quy trình đúc keo được sử dụng để tạo hình thân màu xanh lá cây và vật liệu gốm dày đặc hỗn hợp β-Sialon/SiC đã được tổng hợp thành công bằng quy trình thấm nitơ khử nhiệt. Nghiên cứu cho thấy rằng quy trình đúc keo được tối ưu hóa có thể được sử dụng để tạo ra vật thể màu xanh lá cây với mật độ cao tới 1,12g/cm3 và vật liệu composite β-Sialon/SiC đậm đặc có thể được sản xuất sau khi thiêu kết.
Những thay đổi vật lý và hóa học của bột quặng phi kim loại sau khi nghiền siêu mịn là gì?
Quá trình nghiền thành bột siêu mịn không chỉ là quá trình giảm kích thước hạt. Khi vật liệu được nghiền bằng lực cơ học, sự giảm kích thước hạt đi kèm với những thay đổi khác nhau về cấu trúc tinh thể và tính chất lý hóa của vật liệu nghiền. Sự thay đổi này không đáng kể đối với quá trình nghiền tương đối thô, còn đối với quá trình nghiền siêu mịn, do thời gian nghiền dài, cường độ nghiền cao và kích thước hạt vật liệu được nghiền đến mức micromet hoặc nhỏ hơn nên những thay đổi này xảy ra đáng kể. trong các quy trình và điều kiện nghiền nhất định.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hiện tượng cơ hóa nêu trên sẽ xuất hiện rõ rệt hoặc chỉ được phát hiện trong quá trình nghiền siêu mịn hoặc nghiền siêu mịn. Điều này là do nghiền siêu mịn là hoạt động tiêu thụ năng lượng cao trên một đơn vị sản phẩm nghiền, cường độ lực cơ học mạnh, thời gian nghiền vật liệu dài, diện tích bề mặt riêng và năng lượng bề mặt của vật liệu nghiền lớn.
1. Biến đổi cấu trúc tinh thể
Trong quá trình nghiền siêu mịn, do lực cơ học mạnh và bền bỉ, vật liệu dạng bột bị biến dạng mạng tinh thể ở các mức độ khác nhau, kích thước hạt nhỏ dần, cấu trúc trở nên rối loạn, trên bề mặt hình thành các chất vô định hình hoặc không kết tinh, và thậm chí cả chuyển đổi đa tinh thể.
Những thay đổi này có thể được phát hiện bằng nhiễu xạ tia X, quang phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân, cộng hưởng thuận từ điện tử và phép đo nhiệt lượng vi sai.
2. Biến đổi tính chất lý hóa
Do kích hoạt cơ học, các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu như hòa tan, thiêu kết, hấp phụ và phản ứng, hiệu suất hydrat hóa, hiệu suất trao đổi cation và tính chất điện bề mặt sẽ thay đổi ở các mức độ khác nhau sau khi mài mịn hoặc mài siêu mịn.
(1) Độ hòa tan
Tốc độ hòa tan của bột thạch anh, canxit, cassiterit, corundum, bauxite, cromit, magnetit, galen, titanit, tro núi lửa, cao lanh, v.v. trong axit vô cơ sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn và độ hòa tan tăng lên.
(2) Hiệu suất thiêu kết
Có hai loại thay đổi chính về tính chất nhiệt của vật liệu do mài mịn hoặc mài siêu mịn:
Một là do sự gia tăng độ phân tán của vật liệu, phản ứng ở trạng thái rắn trở nên dễ dàng hơn, nhiệt độ thiêu kết của sản phẩm giảm và tính chất cơ học của sản phẩm cũng được cải thiện. Ví dụ, sau khi dolomite được nghiền mịn trong máy nghiền rung, nhiệt độ thiêu kết của vật liệu chịu lửa được điều chế bằng nó giảm 375-573K và các tính chất cơ học của vật liệu được cải thiện.
Thứ hai là sự thay đổi cấu trúc tinh thể và sự biến dạng dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ chuyển pha tinh thể. Ví dụ, nhiệt độ biến đổi của thạch anh alpha thành thạch anh beta và cristobalit và của canxit thành aragonit đều được thay đổi bằng cách mài siêu mịn.
(3) Khả năng trao đổi cation
Một số khoáng chất silicat, đặc biệt là một số khoáng sét như bentonit và cao lanh, khả năng trao đổi cation sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn có sự thay đổi rõ rệt.
Sau khi nghiền trong một thời gian nhất định, khả năng trao đổi ion và khả năng thay thế của cao lanh đều tăng lên, cho thấy số lượng cation trao đổi tăng lên.
Ngoài bentonit, cao lanh và zeolit, khả năng trao đổi ion của các loại khác như hoạt thạch, đất sét chịu lửa và mica cũng thay đổi ở các mức độ khác nhau sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn.
(4) Hiệu suất hydrat hóa và khả năng phản ứng
Khả năng phản ứng của vật liệu canxi hydroxit có thể được cải thiện bằng cách nghiền mịn, điều này rất quan trọng trong việc chuẩn bị vật liệu xây dựng. Bởi vì những vật liệu này trơ hoặc không đủ hoạt tính để hydrat hóa.
(5) Điện
Mài mịn hoặc siêu mịn cũng ảnh hưởng đến tính chất điện và điện môi bề mặt của khoáng vật. Ví dụ, sau khi đập và nghiền biotit, điểm đẳng điện và điện thế zeta bề mặt (điện thế Zeta) của nó đều thay đổi.
(6) Mật độ
Zeolit tự nhiên (chủ yếu bao gồm clinoptilolite, mordenite và thạch anh) và zeolit tổng hợp (chủ yếu là mordenite) được nghiền trong máy nghiền bi hành tinh và mật độ của hai loại zeolit thay đổi khác nhau.
(7) Tính chất của huyền phù đất sét và hydrogel
Nghiền ướt cải thiện độ dẻo của đất sét và độ bền uốn khô. Ngược lại, nghiền khô làm tăng độ dẻo và độ bền uốn khô của vật liệu trong thời gian ngắn, nhưng có xu hướng giảm khi kéo dài thời gian nghiền.
Biến tính bề mặt của wollastonite và ứng dụng của nó trong cao su thiên nhiên
Wollastonite là một khoáng chất metasilicate phân cắt dạng sợi, có một loạt các đặc tính tuyệt vời như cấu trúc giống như kim, độ trắng cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp, ổn định hóa học tuyệt vời và khả năng chống cháy, cách điện cao. Tính chất vật lý và hóa học, vì vậy wollastonite có triển vọng ứng dụng rộng rãi.
Với sự phát triển của nghiên cứu công nghệ xử lý sâu wollastonite, wollastonite đã dần trở thành nguyên liệu thô chất lượng cao trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như cao su và nhựa polymer, công nghiệp sơn và chất phủ, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp luyện kim gốm và công nghiệp giấy.
Sử dụng một loại wollastonite nhất định làm nguyên liệu thô, sử dụng dodecylamine và Si-69 để thực hiện các thử nghiệm ứng dụng làm đầy và biến tính bề mặt trên wollastonite, thảo luận về các điều kiện quy trình biến tính khô của wollastonite và tác dụng của các tác nhân biến tính trên bề mặt của wollastonite. phương thức hoạt động và sử dụng cao su tự nhiên làm chất nền để khám phá tác dụng ứng dụng của wollastonite biến tính, kết quả cho thấy:
(1) Chất kết dính Si-69 có thể hình thành sự hấp phụ hóa học trên bề mặt của wollastonite. Điều kiện tối ưu để biến tính wollastonite là: liều lượng 0,5%, thời gian biến tính 60 phút, nhiệt độ biến tính 90°C. Trong các điều kiện này, chỉ số kích hoạt của wollastonite biến tính là 99,6% và góc tiếp xúc là 110,5°.
(2) Dodecylamine tồn tại ở dạng hấp phụ vật lý như hấp phụ liên kết hydro trên bề mặt wollastonite. Các điều kiện tối ưu để biến tính wollastonite là: liều lượng 0,25%, thời gian biến tính 10 phút và nhiệt độ biến tính 30°C. Trong những điều kiện này, chỉ số kích hoạt của wollastonite biến tính là 85,6% và góc tiếp xúc là 61,5°.
(3) Tác dụng cải thiện của wollastonite biến tính đối với các tính chất cơ học của cao su tự nhiên tốt hơn so với wollastonite chưa biến tính, và tác dụng cải thiện của chất liên kết Si-69 và wollastonite hỗn hợp dodecylamine đối với các tính chất cơ học của cao su tự nhiên thậm chí còn lớn hơn. tốt.
Sợi bazan liên tục được biến đổi như thế nào?
Sợi bazan liên tục được rút ra từ bazan tự nhiên nóng chảy ở tốc độ cao ở 1450°C đến 1500°C. Nó có tính chất cơ học và nhiệt tốt, được sử dụng rộng rãi vì giá rẻ, bảo vệ môi trường và không gây ô nhiễm.
Tuy nhiên, sợi bazan có mật độ cao, tương đối đứt gãy, thành phần hóa học chủ yếu là các nhóm chức vô cơ, dẫn đến bề mặt sợi có tính trơ về mặt hóa học, đồng thời do bề mặt của sợi bazan liên tục rất nhẵn nên độ bám dính với nhựa và các chất nền khác kém, khó định cỡ và khả năng mài mòn kém, điều này làm hạn chế sợi bazan liên tục. Sử dụng trực tiếp sợi bazan. Vì vậy, nó cần được biến tính để tăng nhóm hoạt động bề mặt, tăng khả năng bám dính với các chất nền khác, mở rộng phạm vi sử dụng, phát huy hết ưu điểm của sợi bazan liên tục.
1. Sửa đổi plasma
Công nghệ sửa đổi sợi plasma là một công nghệ được sử dụng rộng rãi và tương đối trưởng thành. Nó có thể tác động lên bề mặt sợi thông qua plasma, sau đó tạo ra các vết ăn mòn và tạo thành các vết rỗ, v.v., làm cho bề mặt sợi trở nên thô ráp và cải thiện độ nhẵn của bề mặt sợi. Đồng thời, hiệu ứng mao dẫn bằng cách kiểm soát các điều kiện xử lý, về cơ bản nó không làm hỏng độ bền của sợi. Do đó, sự điều chỉnh plasma của các sợi liên tục bazan đã thu hút được sự chú ý.
Sun Aigui đã xử lý bề mặt của sợi bazan liên tục bằng plasma lạnh nhiệt độ thấp với công suất phóng điện khác nhau trong điều kiện điện áp phóng điện 20Pa, và nhận thấy rằng với sự gia tăng công suất phóng điện, mức độ ăn mòn hình thái bề mặt tăng lên, số lượng các phần nhô ra nhỏ tăng, hệ số ma sát tăng và sợi bị đứt. Sức mạnh giảm, độ hút ẩm được cải thiện và độ thấm ướt tăng lên.
2. Sửa đổi đại lý khớp nối
Loại phương pháp sửa đổi tốt hơn thứ hai của sợi bazan liên tục là sửa đổi tác nhân ghép. Nhóm hóa học trên bề mặt sợi bazan phản ứng với một đầu của chất liên kết, và đầu kia vướng vật lý với polyme hoặc Phản ứng hóa học có thể tăng cường độ bám dính giữa ma trận nhựa và sợi bazan liên tục. Các chất kết hợp chủ yếu bao gồm KH550, KH560 và các hệ hợp chất với các chất hóa học khác.
3. Sửa đổi bề mặt lớp phủ
Việc sửa đổi lớp phủ của sợi bazan liên tục chủ yếu là sử dụng các chất sửa đổi để phủ hoặc phủ lên bề mặt sợi để cải thiện độ nhẵn và độ trơ hóa học của bề mặt sợi, bao gồm cả việc sửa đổi lớp phủ bằng quy trình định cỡ.
4. Biến tính bằng phương pháp ăn mòn axit-bazơ
Phương pháp ăn mòn axit-bazơ đề cập đến việc sử dụng axit hoặc kiềm để xử lý sợi bazan liên tục, bộ thay đổi mạng (hoặc trước đây) trong cấu trúc thân sợi được hòa tan, bề mặt sợi được khắc, rãnh, phần nhô ra, v.v. , và các gốc như nhóm hydroxyl được đưa vào cùng một lúc. Nhóm, do đó thay đổi độ nhám và độ mịn của bề mặt sợi.
5. Sửa đổi chất định cỡ
Sửa đổi tác nhân định cỡ đề cập đến việc cải thiện tác nhân định cỡ trong quá trình vẽ và thấm để sản xuất sợi bazan liên tục, để sợi bazan có thể được sửa đổi trong quá trình thấm và vẽ, và có thể tạo ra sợi bazan liên tục đã sửa đổi.
Quá trình lọc không chứa flo và axit nitric để loại bỏ tạp chất khỏi cát thạch anh
Tẩy là một phương tiện quan trọng để loại bỏ tạp chất trong thạch anh, thường được sử dụng là axit flohydric, axit nitric, axit clohydric, axit sunfuric, axit axetic và axit oxalic. Khi sử dụng axit vô cơ để lọc axit, do độ cứng của cát thạch anh, nồng độ của các axit mạnh vô cơ này phải rất cao. Trong nhiều trường hợp, nồng độ axit nằm trong khoảng 20-30% và nồng độ axit cao sẽ ăn mòn thiết bị lọc. Rất mạnh.
Axit yếu hữu cơ thường được sử dụng là axit oxalic hoặc kết hợp một số axit yếu được sử dụng để nâng cao hiệu quả lọc. Axit axetic cũng là một chất lọc axit hữu cơ khác, hoàn toàn không độc hại với môi trường và về cơ bản không gây tổn thất cho sản phẩm mục tiêu SiO2. Bằng cách thêm axit oxalic và axit axetic, các nguyên tố tạp chất trong cát thạch anh có thể được loại bỏ một cách hiệu quả. Ngược lại, axit oxalic có tốc độ lọc và loại bỏ Fe, Al và Mg cao hơn, trong khi axit axetic hiệu quả hơn trong việc loại bỏ các nguyên tố tạp chất Ca, K và Na.
Sau khi nung quặng silic thạch anh ở một nơi nhất định, axit oxalic, axit axetic và axit sunfuric, dễ xử lý chất lỏng thải ở giai đoạn sau, được sử dụng làm nước rỉ rác để loại bỏ tạp chất khỏi cát thạch anh. Kết quả cho thấy:
(1) Tổng lượng tạp chất trong quặng thạch anh được chọn để thử nghiệm là 514,82ppm, trong đó các nguyên tố tạp chất chính là Al, Fe, Ca, Na và các khoáng chất tạp chất là mica, nepheline và oxit sắt.
(2) Khi nung quặng silic thạch anh ở 900°C trong 5 giờ, tỷ lệ loại bỏ tạp chất tẩy là cao nhất. So với quặng thạch anh chưa nung, bề mặt của quặng thạch anh nung trong nước có nhiều vết nứt với chiều rộng và chiều sâu lớn hơn, trên bề mặt phân bố một số lỗ có kích thước khác nhau. Điều này là do khi nung ở 573°C, thạch anh sẽ trải qua quá trình chuyển pha từ mạng α sang mạng β, và ma trận thạch anh sẽ mở rộng do sự thay đổi của mạng tinh thể và tỷ lệ giãn nở là khoảng 4,5% và sự giãn nở thể tích sẽ dẫn đến các vết nứt. Các vết nứt chủ yếu xảy ra ở giao diện giữa ma trận thạch anh và các tạp chất tạp chất, nơi có nhiều tạp chất. Có thể suy ra rằng quặng thạch anh có thể tạo ra các vết nứt sau khi nung và làm nguội bằng nước, và các vết nứt sẽ làm lộ ra các tạp chất bên trong cát thạch anh. , có thể phát huy tác dụng loại bỏ tạp chất bằng phương pháp lọc axit.
(3) Cát thạch anh nung được lọc bằng axit với axit oxalic 0,6mol/L, axit axetic 08mol/L và axit sunfuric 0,6mol/L ở 80°C, với tỷ lệ rắn-lỏng là 1:5 và tốc độ khuấy 300r/min. Thời gian 4h là điều kiện tốt nhất để lọc cát thạch anh. Ở điều kiện tối ưu, tỷ lệ loại bỏ Al, Fe, Ca và Na tốt nhất lần lượt là 68,18%, 85,44%, 52,62% và 47,80%.
Bột silica, tại sao giá bột hình cầu lại đắt như vậy?
Bột silic có thể được chia thành bột silic góc và bột silic hình cầu theo hình dạng hạt, và bột silic góc có thể được chia thành bột silic tinh thể và bột silic nung chảy theo các loại nguyên liệu thô khác nhau.
Bột silic tinh thể là vật liệu bột silic được làm từ khối thạch anh, cát thạch anh, v.v., sau khi nghiền, phân loại chính xác, loại bỏ tạp chất và các quy trình khác. Các tính chất vật lý như hệ số giãn nở tuyến tính và tính chất điện của sản phẩm.
Bột silica nung chảy được làm từ silica nung chảy, thủy tinh và các vật liệu khác làm nguyên liệu chính, và được sản xuất thông qua quá trình nghiền, phân loại chính xác và loại bỏ tạp chất, và hiệu suất của nó tốt hơn đáng kể so với bột silica kết tinh.
Bột silica hình cầu được làm từ bột silica góc được chọn làm nguyên liệu thô và được chế biến thành vật liệu bột silica hình cầu bằng phương pháp ngọn lửa. Nó có các đặc điểm tuyệt vời như tính lưu động tốt, ứng suất thấp, diện tích bề mặt riêng nhỏ và mật độ khối cao. Nó là một sản phẩm cao cấp hạ lưu. s Lựa chọn.
Là một vật liệu làm đầy, bột silica hình cầu có hiệu suất tốt hơn và hiệu quả tốt hơn so với bột silica kết tinh và bột silica nung chảy; tỷ lệ lấp đầy cao hơn có thể làm giảm đáng kể hệ số giãn nở tuyến tính của các lớp phủ đồng và hợp chất đúc epoxy, và hiệu suất giãn nở gần bằng với silicon đơn tinh thể, do đó cải thiện độ tin cậy của các sản phẩm điện tử; hợp chất đúc epoxy sử dụng micropowder silicon hình cầu có nồng độ ứng suất thấp và độ bền cao, phù hợp hơn cho việc đóng gói chip bán dẫn; nó có tính lưu động tốt hơn và có thể giảm đáng kể sự hao mòn trên thiết bị và khuôn mẫu. Do đó, bột silica hình cầu được sử dụng rộng rãi trong các bảng PCB cao cấp, các hợp chất đúc epoxy cho các mạch tích hợp quy mô lớn, lớp phủ cao cấp và gốm sứ đặc biệt.
Giá của các sản phẩm dễ sử dụng đương nhiên cao. Đơn giá và tỷ suất lợi nhuận gộp của bột silica hình cầu trên thị trường cao hơn so với bột silica kết tinh và nung chảy.
Tính chất xúc tác và chất mang của khoáng phi kim loại và tiết kiệm năng lượng và giảm carbon
Khoáng sản (vật liệu) phi kim loại được sử dụng làm nguyên liệu xúc tác trong các quá trình sản xuất công nghiệp, bao gồm xúc tác hóa học và xúc tác quang hóa hoặc chất mang, nhằm tăng tốc độ quá trình phản ứng nhờ các đặc tính trao đổi cation, độ xốp, diện tích bề mặt lớn và không bão hòa bề mặt. liên kết hóa học, Cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm hoặc hiệu quả đầu ra, v.v. và đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu thụ và giảm carbon.
Ví dụ, cao lanh, zeolit, đất sét hoạt tính, v.v. được sử dụng làm chất xúc tác và chất mang; một số khoáng chất có đặc tính bán dẫn có đặc tính quang xúc tác tuyệt vời, không chỉ có tác dụng quang xúc tác phân hủy chất thải hữu cơ và tác dụng kháng khuẩn mà còn có thể xúc tác quang hóa nước dưới tác dụng của năng lượng mặt trời. , CO2 thành hydro, metan và các loại nhiên liệu khác.
Xúc tác hóa học sử dụng các chất xúc tác làm thay đổi tốc độ phản ứng hóa học trong quá trình tác dụng của các chất phản ứng mà không xuất hiện trong bản thân các sản phẩm. Thành phần hoạt động có thể là một chất hoặc nhiều chất.
Chất xúc tác khoáng là những chất vốn có khả năng hấp phụ và có hoạt tính xúc tác nhất định. Chúng có thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao và axit-bazơ cao, và thường được sử dụng làm chất mang xúc tác. Những loại phổ biến là kaolin, bentonite, diatomite, zeolite, attapulgite, sepiolite, v.v. và các sản phẩm kích hoạt biến tính của chúng, chẳng hạn như cao lanh hoạt tính axit, đất sét hoạt tính, zeolit 4A hoặc 5A, v.v.
Công nghệ quang xúc tác là một công nghệ mới có thể sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất năng lượng sạch, kiểm soát ô nhiễm môi trường và chuyển hóa khí cacbonic. Nhiều lĩnh vực có triển vọng rộng mở. Ví dụ, trong quá trình sản xuất hydro bằng quang xúc tác, năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để chuyển nước thành hydro và oxy; trong quá trình tổng hợp quang xúc tác, carbon dioxide có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu như metan và metanol; ứng dụng công nghiệp của hai công nghệ này có thể làm giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và khoáng sản. Việc sử dụng, do đó làm giảm lượng khí thải carbon dioxide, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong việc giải quyết các vấn đề lớn như tình trạng thiếu năng lượng toàn cầu và giảm phát thải carbon dioxide.
Anatase, rutile, birnessite, hematite, goethite, v.v. được sản xuất tự nhiên đều có khả năng quang xúc tác nhất định, trong khi montmorillonite, diatomite, kaolinite, bột mica, đá bọt tự nhiên và Perlite trương nở có các đặc tính tuyệt vời như diện tích bề mặt lớn, hấp phụ mạnh, lỏng lẻo và xốp, chịu nhiệt độ cao, kháng axit và kiềm, v.v., và thường được sử dụng làm chất mang cho các chất xúc tác quang.
Sử dụng rutile làm vật liệu quang xúc tác để xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm azo vừa có tác dụng hấp phụ vừa có tác dụng phân hủy quang xúc tác, đồng thời các hạt hoạt tính xúc tác quang nano như anatase TiO2, C3N4, perovskite được nạp vào montmorillonite, diatomite, bột mica, v.v., không chỉ làm tăng độ phân tán và diện tích bề mặt riêng của các cấu tử hoạt động, từ đó nâng cao hiệu suất xúc tác quang mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hồi và tái sử dụng các chất xúc tác quang composite trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp.
"Màng khoáng chất" phân bố rộng rãi trên lớp đất trên cùng của trái đất được coi là vòng tròn lớn thứ tư của trái đất, và nó là một hệ thống chuyển đổi quang điện tự nhiên. Giàu birnessite, hematite, goethite, anatase, rutile và các khoáng chất bán dẫn khác, nó có khả năng phản ứng với ánh sáng mặt trời tốt, hiệu suất chuyển đổi quang điện ổn định, nhạy cảm và lâu dài, đồng thời chuyển đổi năng lượng mặt trời thành quang điện tử khoáng dưới bức xạ ánh sáng mặt trời. Năng lượng không chỉ có thể tạo ra oxy và hydro bằng cách tách nước bằng quang xúc tác, mà còn thúc đẩy quá trình chuyển đổi carbon dioxide trong khí quyển và nước thành các khoáng chất cacbonat.
Có thể thấy rằng các khoáng chất có tính chất bán dẫn tồn tại rộng rãi trong tự nhiên và luôn đóng vai trò là chất quang xúc tác. Điều này không chỉ cho thấy vai trò của các khoáng chất phi kim loại phân bố rộng rãi trên bề mặt trái đất đối với việc lưu trữ carbon và giảm carbon mà còn đưa ra hướng phát triển các vật liệu khoáng xúc tác quang mới.
Bột Talc - chất tạo hạt vô cơ được sử dụng phổ biến nhất cho axit polylactic
Axit polylactic là một polyme cao phân tử thu được từ các nguồn tài nguyên tái tạo thông qua chiết xuất, trùng hợp hóa học và các quá trình khác. Nó có khả năng phân hủy sinh học và khả năng tương thích sinh học. Bị phân hủy hoàn toàn thành khí cacbonic và nước. Việc sử dụng và thúc đẩy axit polylactic có thể làm giảm mức tiêu thụ tài nguyên dầu mỏ và đóng vai trò tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, điều này có ý nghĩa to lớn đối với việc bảo vệ môi trường.
Axit polylactic có độ bền cao, mô đun cao, độ trong suốt và độ thoáng khí tốt, nhưng tốc độ kết tinh của nó quá chậm trong quá trình xử lý, dẫn đến chu kỳ xử lý kéo dài và khả năng chịu nhiệt kém, điều này hạn chế rất nhiều lĩnh vực ứng dụng của các sản phẩm axit polylactic.
Hiện tại, cách phổ biến nhất để cải thiện hiệu suất của axit polylactic là thêm chất tạo hạt nhân. Trong các ứng dụng xử lý doanh nghiệp thực tế, bột talc là chất tạo hạt vô cơ được sử dụng phổ biến nhất cho axit polylactic, có thể cải thiện khả năng kéo dài, uốn cong, v.v. của axit polylactic. Tính chất cơ học, cải thiện khả năng chịu nhiệt của nó.
Bằng cách nghiên cứu ảnh hưởng của các hàm lượng bột talc khác nhau đến tính chất kết tinh và tính chất cơ học toàn diện của axit polylactic tinh khiết có độ bóng cao, kết quả cho thấy nhiệt độ cực đại kết tinh của axit polylactic tăng khi hàm lượng bột talc tăng và nhiệt độ kết tinh vùng tiếp tục di chuyển theo hướng nhiệt độ cao và tốc độ kết tinh Nó cũng tăng tốc.
So với axit polylactic tinh khiết, khi tỷ lệ khối lượng của bột talc là 10%, tính chất cơ học toàn diện của axit polylactic đạt mức tối đa, nhiệt độ cực đại kết tinh của nó tăng 13,7K, độ bền kéo tăng từ 58,6MPa lên 72,0MPa và độ bền kéo tăng từ 58,6MPa lên 72,0MPa. độ bền kéo khi đứt Độ căng tăng từ 2,7% lên 4,6%, độ bền uốn tăng từ 88,9MPa lên 104,0MPa và mô đun uốn tăng từ 3589MPa lên 4837MPa. Đồng thời, việc bổ sung bột tan sẽ không làm thay đổi dạng tinh thể axit polylactic, nhưng sẽ làm cho kích thước của các hình cầu axit polylactic nhỏ hơn đáng kể và mật độ nhân tinh thể sẽ tăng lên đáng kể.
Đặc tính hiệu suất của bột--Kích thước và phân bố hạt
Đặc tính của bột chủ yếu bao gồm kích thước và phân bố hạt, diện tích bề mặt cụ thể, đặc tính tổng hợp, phân tích cấu trúc kính hiển vi, phân tích thành phần, phân tích bề mặt, đặc tính tĩnh, đặc tính thấm ướt bề mặt và loại hấp phụ bề mặt, lượng lớp phủ và lớp phủ Đại diện cho độ che phủ, v.v. vấn đề giới thiệu ngắn gọn về kích thước hạt và phân phối bột.
Bột là tập hợp của một số lượng lớn các hạt rắn, thể hiện trạng thái tồn tại của vật chất, không khác với khí, lỏng, cũng không hoàn toàn khác với rắn. Micropowder hoặc bột siêu mịn nói chung là một cốt liệu đa hạt với kích thước hạt trong khoảng 100nm-10μm.
Đặc điểm thành phần của bột siêu mịn:
1) Các hạt sơ cấp: Dưới kính hiển vi điện tử thông thường, độ phóng đại được tăng lên và chỉ có thể nhìn thấy một hạt duy nhất có đường viền rõ ràng.
2) Hạt thứ cấp hoặc bậc cao: nhiều hạt sơ cấp (rắn hoặc rời) tập hợp (cốt liệu)
Kích thước hạt (Particle Size) và Phân bố kích thước hạt (Particle Size)
Đường kính hạt: Đường kính hạt hoặc kích thước hạt—được biểu thị bằng mm, μm, nm.
Hạt hình cầu: đường kính của hạt là đường kính hạt
Các hạt không phải hình cầu: đường kính tương đương là kích thước hạt (kích thước hạt là khi một đặc tính vật lý hoặc hành vi vật lý nhất định của hạt được đo gần nhất với một hình cầu đồng nhất (hoặc tổ hợp) có đường kính nhất định, đường kính của hình cầu (hoặc kết hợp) ) là kích thước hạt tương đương (hoặc phân bố kích thước hạt) của các hạt được đo)
Công nghệ bào chế vật liệu diệt khuẩn hỗn hợp khoáng sét-kim loại
Trong các vật liệu diệt khuẩn mới được điều chế dựa trên khoáng sét, bản thân khoáng sét chủ yếu được sử dụng làm chất mang cho các chất diệt khuẩn (như kim loại, oxit kim loại, chất hữu cơ) và khả năng diệt khuẩn của chúng còn hạn chế. Khoáng sét biến tính được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau, và vật liệu tổng hợp từ khoáng sét và các vật liệu khác có thể được sử dụng làm vật liệu diệt khuẩn mới để tạo ra tác dụng diệt khuẩn đối với các loại vi khuẩn khác nhau.
Khoáng sét có thể tăng cường khả năng diệt khuẩn thông qua các phương pháp biến tính khác nhau (bao gồm biến tính nhiệt, biến tính axit, biến tính vô cơ của kim loại hoặc oxit kim loại, biến tính hữu cơ và biến tính composite, v.v.). Diện tích bề mặt tăng lên, độ xốp và độ phân tán của khoáng chất tăng lên, đồng thời cải thiện độ ổn định nhiệt tổng thể và độ bền cơ học của vật liệu. Các khoáng chất đất sét được sử dụng để sửa đổi và chuẩn bị các vật liệu diệt khuẩn chủ yếu là montmorillonite, kaolinite, halloysite và vermiculite, trong đó montmorillonite có khả năng trao đổi cation vượt trội, miền xen kẽ lớn, diện tích bề mặt cụ thể và mạnh. Nó được sử dụng rộng rãi vì khả năng hấp phụ của nó.
Các ion kim loại độc hại và oxit kim loại có thể được chèn vào lớp khoáng sét hoặc được hấp phụ trên bề mặt của nó để chuẩn bị vật liệu diệt khuẩn tổng hợp. Các ion kim loại được sử dụng trong nghiên cứu chủ yếu bao gồm kẽm, đồng và bạc (trong đó bạc được sử dụng rộng rãi) và các oxit kim loại bao gồm oxit titan, oxit kẽm, oxit đồng và oxit sắt. Khoáng vật sét và kim loại hoặc oxit kim loại được biến tính chủ yếu thông qua trao đổi cation giữa các lớp hoặc hấp phụ bề mặt khoáng vật. Cơ chế diệt khuẩn của loại vật liệu composite diệt khuẩn này liên quan đến độc tính của kim loại đối với tế bào hoặc do các gốc tự do sinh ra.
Khoáng sét chứa các ion kim loại có ưu điểm là giải phóng kim loại chậm, kéo dài thời gian khử trùng và cải thiện tính ổn định của vật liệu khử trùng. Sự giải phóng kim loại chậm liên quan đến khả năng liên kết giữa các nhóm hydroxyl trên bề mặt khoáng sét và kim loại. Việc tăng diện tích bề mặt riêng và độ xốp của khoáng sét giúp phân tán các hạt nano kim loại, nâng cao hiệu quả tiếp xúc giữa nano kim loại và vi khuẩn, nâng cao hiệu quả diệt khuẩn. Tuy nhiên, xét về độc tính của các hạt nano kim loại, độc tính sinh học của chúng cần được xem xét trong các ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, do sự giải phóng chậm các ion kim loại trong khoáng sét, kim loại có thể tiếp tục tích tụ trong cơ thể và biểu hiện độc tính theo thời gian.