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(rùn)土資源開(kāi)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(wèn)題，以生態(tài)設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，按照不同的膨潤(rùn)土原礦特點(diǎn)，研究開(kāi)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(rùn)土深加工清潔生產(chǎn)工藝。通過(guò)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(guò)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(rùn)土深加

2、工工藝研究;(2)富含方英石膨潤(rùn)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(rùn)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(guò)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(wèn)題，在考慮膨潤(rùn)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(yáng)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(rùn)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(rùn)土的絮凝機(jī)理。以膨潤(rùn)土濕法提純后得到的鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土無(wú)機(jī)凝膠。比較了膠化劑類(lèi)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(rùn)

4、土無(wú)機(jī)凝膠的膠化機(jī)理。以鈣基膨潤(rùn)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(rùn)土貓砂。
　　(2)針對(duì)富含方英石膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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。考察不同沉淀劑的沉淀效果，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(rùn)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(rùn)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(méi)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(kāi)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(guò)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(wèn)題得以解決，如還原過(guò)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(guò)