基于蒙脫土礦物的幾種生態(tài)環(huán)境材料的制備、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、本論文針對(duì)目前膨潤土資源開發(fā)利用存在的技術(shù)落后、資源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)業(yè)鏈短、產(chǎn)品性能落后、工藝能耗高等問題，以生態(tài)設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，按照不同的膨潤土原礦特點(diǎn)，研究開發(fā)資源利用率高、能源消耗少、對(duì)環(huán)境友好、產(chǎn)品性能優(yōu)良的膨潤土深加工清潔生產(chǎn)工藝。通過上述工藝得到使用性能優(yōu)良、環(huán)境協(xié)調(diào)性好、附加值高的新型蒙脫土生態(tài)環(huán)境材料，并評(píng)價(jià)所制得的材料性能以及其在費(fèi)托合成催化過程的應(yīng)用。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括三部分:(1)不含方英石膨潤土深加

2、工工藝研究;(2)富含方英石膨潤土深加工工藝研究;(3)有機(jī)蒙脫土在費(fèi)托合成中的應(yīng)用研究。
　　主要工作如下:
　　(1)針對(duì)于不含方英石的膨潤土綜合利用難題，采用提純和改型同步進(jìn)行的濕法鈉化工藝制備高純蒙脫土，通過對(duì)濕法改型工藝中的反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響以及它們之間的關(guān)系的研究，確定出最佳的單元操作條件，最終得到蒙脫石含量高達(dá)95.6％的高純鈉基蒙脫土。進(jìn)而，針對(duì)其濕法提純工藝中“脫水難”的問題，在考慮膨潤土的物理化學(xué)性

3、質(zhì)的基礎(chǔ)上，依據(jù)結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的不同，選擇了五種天然有機(jī)高分子絮凝劑羧甲基淀粉鈉、羧化殼聚糖、瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、陽離子瓜爾膠，利用分光光度法考察了不同絮凝劑對(duì)高純鈉基膨潤土礦漿的絮凝性質(zhì)，并依據(jù)其絮凝性質(zhì)的差別探討了五種絮凝劑絮凝膨潤土的絮凝機(jī)理。以膨潤土濕法提純后得到的鈉基膨潤土漿液為原料，以氧化鈣和氯化鈣為膠化劑制備了鈉基膨潤土無機(jī)凝膠。比較了膠化劑類型、用量、時(shí)間、轉(zhuǎn)速等條件對(duì)凝膠性能的影響，并依據(jù)其凝膠性能的差別探討了鈉基膨潤

4、土無機(jī)凝膠的膠化機(jī)理。以鈣基膨潤土原礦為起點(diǎn)，制備出吸水快、吸水量大、白度高、強(qiáng)度高的膨潤土貓砂。
　　(2)針對(duì)富含方英石膨潤土的提純難題，研究使用堿法提純方案有效地實(shí)現(xiàn)了富含方英石膨潤土礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟(jì)、高效、可持續(xù)利用。所制備的高純蒙脫土其蒙脫石含量高達(dá)97％。為了盡可能提高資源的利用率及實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，研究以上述富含方英石膨潤土堿法提取液為原料使用沉淀法制備白炭黑及納米二氧化硅?？疾觳煌恋韯┑某恋硇Ч?，研究反應(yīng)溫度

5、、pH值、濃度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)白炭黑產(chǎn)品性能及產(chǎn)率的影響。研究不同表面活性劑對(duì)所得納米二氧化硅的粒徑的影響，確定了富含方英石膨潤土堿法提取液的最佳沉淀方法及條件。該工藝不僅實(shí)現(xiàn)了富含方英石膨潤土堿法提取廢液的回收利用，而且實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用，提高了生產(chǎn)效益，又沒有對(duì)環(huán)境造成污染，體現(xiàn)了綠色工藝的思想。
　　(3)使用有機(jī)修飾劑改性后的蒙脫土作為新型載體用于費(fèi)托合成研究，得益于優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、獨(dú)特的氣體阻隔性和溫度開關(guān)的性質(zhì)。有機(jī)修飾劑

6、作為催化劑活性組分的有機(jī)保護(hù)層可以簡(jiǎn)單有效地實(shí)現(xiàn)催化劑反應(yīng)狀態(tài)的原位隔離和保護(hù)，從而被成功應(yīng)用于對(duì)鈷基費(fèi)托合成反應(yīng)過程的詳細(xì)研究。就像將古代生物原始狀態(tài)保存完好的的琥珀一樣，聚合物鏈在原位固化隔離和保護(hù)了實(shí)際催化劑的結(jié)構(gòu)，以確保離位分析的催化劑狀態(tài)充分代表了真實(shí)催化劑的工作狀態(tài)。使得費(fèi)托合成研究中仍然存在爭(zhēng)議的一些關(guān)鍵問題得以解決，如還原過程中的鈷納米粒子的相變和團(tuán)聚、費(fèi)托反應(yīng)中活性相態(tài)的變化、費(fèi)托催化劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等得以闡明。通過