石膏是一種重要的工業(yè)原料,同時(shí)也在一些工業(yè)過(guò)程中以副產(chǎn)物的形式生成。我國(guó)的工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)量日益增加,其堆存會(huì)造成一定的環(huán)境問(wèn)題。大部分工業(yè)副產(chǎn)石膏主要為二水石膏（DH,Ca SO₄·2H₂O）,將其經(jīng)濟(jì)高效地轉(zhuǎn)化成如半水石膏（HH,Ca SO₄·0.5H₂O）的脫水相加以利用,有助于解決固廢環(huán)境問(wèn)題,已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)石膏資源高值化利用技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步的熱點(diǎn)領(lǐng)域。因此,相應(yīng)的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)研究顯得十分迫切。本論文重點(diǎn)研究了在甘油水溶液體系中二水向半水石膏的相變與形貌控制規(guī)律,并初步探討了微波輻照下半水石膏轉(zhuǎn)化生成的條件和影響因素。在油浴恒溫反應(yīng)條件下研究了甘油溶液體系中石膏相態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程,結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)節(jié)甘油、Na₂EDTA和NaCl的濃度,能在110℃下獲得α型半水石膏與β型半水石膏晶體。低濃度的甘油和NaCl通常會(huì)降低水的活性,增加溶液過(guò)飽和度,有利于α型半水石膏晶體的形成。但當(dāng)甘油含量從50 wt%增加到70 wt%或NaCl濃度從0.14 mol增加到0.26 mol時(shí),局部相... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

石膏相態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文31.2.2石膏各相的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征通常在自然界獨(dú)立存在的相為DH、HH及II型AH，都有各自的晶體結(jié)構(gòu)及特征。如圖1.2所示[18]，三種石膏晶體結(jié)構(gòu)的基本骨架都是[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈。如圖1.2(A)所示，DH屬單斜晶系，沿著c軸方向延伸。在[010]方向上，[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈與水分子層交替排列形成明顯的層狀結(jié)構(gòu)。DH轉(zhuǎn)化成HH后，有兩方面的變化：一是與鈣離子相連的3/2份水分子脫去，1/2份水分子則通過(guò)氫鍵與硫酸根離子相連；二是[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈重新排列成六棱柱，形成直徑約0.3nm的中間通道（如圖1.2(B)所示）。這種特殊的結(jié)構(gòu)與HH的亞穩(wěn)定性密切相關(guān)，外界水分子容易再進(jìn)入通道中，通道中的水分子也很容易溢出或被其它小分子替代。通過(guò)精細(xì)地控制加熱溫度，HH可移除結(jié)構(gòu)中的結(jié)晶水形成可溶性III型AH而仍舊保持原有的晶體結(jié)構(gòu)，即“零水半水”結(jié)構(gòu)[19]。而不溶性II型AH屬正交晶系（如圖1.2(C)），晶格中不存在孔道，其晶體結(jié)構(gòu)中Ca-O、S-O和Ca-Ca原子間距較短，原子堆積較緊密形成固實(shí)的結(jié)構(gòu)，難以水化。圖1.2二水石膏(A)、半水石膏（B）和不溶性無(wú)水石膏（C）的晶體結(jié)構(gòu)圖。四面體是硫酸鹽離子，大球體是鈣離子Fig.1.2Crystalstructuremotifsofgypsumdihydrate(A),hemihydrate(B),andinsolubleanhydrite(C).Tetrahedraaresulfateions,largespheresareCaions.α-HH和β-HH一般按制備條件區(qū)分，許多研究也嘗試從微觀(guān)結(jié)構(gòu)和亞微觀(guān)上去區(qū)分。β-HH是在干燥大氣環(huán)境下煅燒快速形成的，而α-HH則是在飽和蒸汽或有添加劑的水溶液環(huán)境中加熱經(jīng)溶解-重結(jié)晶形成的。亞微觀(guān)結(jié)構(gòu)上，β-HH結(jié)晶度較差，晶粒細(xì)小且不規(guī)則，多為片狀，少量為薄板狀晶型。α-HH則結(jié)晶度高，晶體粗大且比較致密，其比表面積與β-HH相差甚大，?

石膏二水相—半水相轉(zhuǎn)化過(guò)程調(diào)控研究14釜中加入12gDH，均勻噴灑5ml去離子水，升溫至150℃進(jìn)行2h水熱反應(yīng)得到Autoclave-α-HH，并一定量的干燥的DH在140℃的烘箱中直接煅燒30min以制備Oven-β-HH。圖2.1甘油水溶液體系反應(yīng)裝置圖Fig.2.1Experimentalsetupfortheglycerol-watersolutionreactionsystem2.2.2微波合成實(shí)驗(yàn)微波輻照反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在安東帕微波合成/消解儀中進(jìn)行。采用2.45Hz多模微波腔進(jìn)行微波熱處理，腔體底部中心位置安裝旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，依次排序的16位螺旋管組成的圓形轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)盤(pán)上，一般對(duì)稱(chēng)放置4個(gè)PEEK容器夾套支撐的100mlTFM內(nèi)管（內(nèi)徑約4cm），分別在序號(hào)1、3、9和13號(hào)螺旋管內(nèi)。樣品反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在TFM內(nèi)管中進(jìn)行，每次實(shí)驗(yàn)每個(gè)反應(yīng)器中的樣品和質(zhì)量需保持一致，體積不超過(guò)50ml。其中，1號(hào)螺旋管為參比管，用紅外熱像儀和浸入式氣泡溫度計(jì)分別監(jiān)測(cè)反應(yīng)器的外部整體和內(nèi)部中心溫度[76]。此外，為安全起見(jiàn)，螺帽裝有傳感器同時(shí)測(cè)量壓力和溫度，壓力和內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)均通過(guò)紅外信號(hào)傳輸至微波爐的顯示器上。首先，分別制備了不同濃度的有機(jī)添加劑溶液，然后將12gDH加入TFM內(nèi)管中，再用移液器把添加劑溶液轉(zhuǎn)移到容器中，使液體均勻地滴在粉末表面。將含有原料混合物的TFM襯板預(yù)熱至60℃5min后，在一定時(shí)間內(nèi)加熱至所需反應(yīng)溫度，保溫不同時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后用活性氣體噴射冷卻系統(tǒng)將樣品恒速冷卻至70℃，快速取出固體粉末放入60℃的烤箱中烘干。本研究采用不同的加熱程序和不同濃度的添加劑，探討它們對(duì)α-HH相結(jié)構(gòu)和形貌的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3141137