北京化工大学-硕士研究生毕业答辩PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,甘肃临泽凹凸棒石及石膏复合矿的组成、构造及性能的争论,姓名：,导师：,2023年北京化工大学硕士毕业论文辩论,目录,背景介绍,1,2,争论方案,2,发表论文与争论成果,2,2,3,4,5,结果与争论,结论,建材,涂料增稠剂,建材,建材,食用添加剂,食品,药用,中药：清热解毒,建材,天花板、石膏板,吸附性能、脱色性能、胶体性能,凹凸棒石,比外表积：146-210m2/g,阳离子交换容：15-40 meq/100g,强度大，耐磨性、耐水性好,失水生成半水和无水石膏,石膏,CaSO,4,2H,2,O,1.,背景介绍,层链状,含水富镁铝硅酸盐粘土矿物,图,1,临泽复合矿矿区剖面图,1.,背景介绍,甘肃临泽凹凸棒石及石膏复合矿,灰白色凹土，块状，干燥,灰黄色凹土，块状，干燥,混有凹土,混合石膏,透明石膏,砖红色凹土，块状，湿润,凹凸棒石粘土,原矿的表征,物化性能分析,组成分析,结构分析,比表面积,阳离子交换容,pH,白度,脱色力,胶体率,造浆率,碱处理,热处理,酸处理,改性对物化性能的影响,石膏,组成结构分析,原矿的表征,半水石膏,半水石膏,微波煅烧法,高温固相法,常压盐溶液法,半水石膏的制备,2.,研究方案,表,1,凹凸棒石粘土的主要化学组成,3.,结果与讨论,3.1,凹凸棒石粘土的表征,3.1.1,凹凸棒石粘土的化学组成,CaO,含量高于盱眙凹土，含有碳酸盐,SiO,2,、,Al,2,O,3,、,MgO,含量较高，为主要成分,3.,结果与讨论,3.1.2,凹凸棒石粘土的粒径分布,图,1,灰白色凹土的粒径分布,图,2,灰黄色凹土的粒径分布,图,3,砖红色凹土的粒径分布,双峰,：,2-3,m,、,25-35,m,双峰,：,3-5,m,、,20,m,双峰,：,5,m,、,2-3,m,图,4,灰白色,凹土的,TG/DTA,曲线,3.,结果与讨论,室温至100：外表吸附水和孔道吸附水释放,灰白土，242失去结晶水，600-800失去构造水，800以后构造破坏,灰黄、砖红土，200失去结晶水，470 碳酸盐分解，650 失去构造水，800以后构造破坏,3.1,凹凸棒石粘土原矿的表征,3.1.3,凹凸棒石粘土,-,TG/DTA,图,5,灰黄色,凹土的,TG/DTA,曲线,图,6,砖红色,凹土的,TG/DTA,曲线,主要含凹凸棒石和石英两种物质,灰白色凹土中还包含钠长石和钙长石,灰黄色凹土中还包含白云石、云母、方解石,砖红色凹土中还包含白云石、云母,含量分别为,22.02%,、,23.86%,、,17.71%,单斜晶系,3.,结果与讨论,3.1.4,凹凸棒石粘土的,XRD,分析,图7 凹凸棒石粘土的XRD分析,(a)灰白色凹土，(b)灰黄色凹土，(c)砖红色凹土，,d白云石，e石英，f凹凸棒石,3.,结果与讨论,3.1.5,凹凸棒石粘土的,IR,分析,图,8,凹凸棒石粘土的,IR,分析,(a),灰白色，,(b),灰黄色，,(c),砖红色,中低频区(1300600cm-1)是凹凸棒石的最强吸取带，凹凸棒石内部的硅氧间、铝氧键、镁氧键形成。,羟基的振动伸缩带：,3622cm,-1,，,3548cm,-1,，吸附水的振动伸缩带：,3417cm,-1,羟基的弯曲振动吸取带：1648.18cm-1,低频区,2,个小峰，硅氧键弯曲振动的结果。,结晶度低,3.,结果与讨论,3.1.6,凹凸棒石粘土的形貌分析,图,9,凹的,SEM,、,TEM,照片,(a)(b),灰白色,SEM,，,(c),灰黄色,SEM,，,(d),砖红色,SEM,，,(e)(f),灰白色,TEM,主要成分为粘土矿物和碎屑物。粘土矿物呈短棒土状、类椭球形或类短擀面棒形颗粒，外表呈鳞片状构造，粒径大小在0.5-1.5m之间，碎屑物多呈棱角状。,球磨粉碎后的凹土由纳米颗粒积存形成,凹凸棒石粘土,原矿的表征,物化性能分析,组成分析,结构分析,比表面积,阳离子交换容,pH,白度,脱色力,胶体率,造浆率,碱处理,热处理,酸处理,改性对物化性能的影响,石膏,组成结构分析,原矿的表征,半水石膏,半水石膏,微波煅烧法,高温固相法,常压盐溶液法,半水石膏的制备,2.,研究方案,3.,结果与讨论,热处理、酸处理比照外表积的影响,图13 酸化温度对凹土比外表积的影响,图12 酸化时间对凹土比外表积的影响,图11 酸化浓度对凹土比外表积的影响,图10 煅烧温度对凹土比外表积的影响,棒晶分散，,H,+,置换出,Mg,2+,、,Fe,3+,，结晶水游离，孔道增大,SiO,2,胶体发生絮凝沉淀，对氢离子起阻碍作用,外表吸附水、沸石水和局部结晶水依次脱出,剩余的结晶水脱出，内部孔道发生折叠,氢离子对Mg2+、Fe3+、Al3+的置换程度增加,随置换进一步进展，局部硅烷醇开头自聚为SiO2,3.,结果与讨论,3.2.2 热处理、酸处理对阳离子交换容CEC的影响,图,14,煅烧温度对凹土阳离子交换容的影响,图,15,酸化浓度对凹土阳离子交换容的影响,图,16,酸化时间对凹土阳离子交换容的影响,图,17,酸化温度对凹土阳离子交换容的影响,60前，H+对Mg2+和Fe3+的置换力量显著，60后，更多八面体中Mg2+和Fe3+被置换，配位结晶水活性吸附位点的数量显著削减,3.,结果与讨论,3.2.3,热处理、酸碱处理对凹凸棒石粘土的,pH,的影响,表,2,甘肃临泽凹凸棒石粘土矿的,pH,值,*,：酸碱处理时间,12h,，酸、碱浓度为,1mol/L,图,20,煅烧温度对凹凸棒石粘土,pH,值的影响,凹凸棒石脱去了结晶水和局部构造水，使其八面体层中的金属离子变的游离，导致溶液中的OH-数量削减，所以pH有所下降。,pH,对改性凹凸棒石吸附去除有毒金属离子效果的有很大影响,3.,结果与讨论,3.2.4,热处理、酸碱处理对凹凸棒石粘土白度的影响,表,3,甘肃临泽凹凸棒石粘土矿的,pH,值,*,：酸碱处理时间,12h,，酸、碱浓度为,1mol/L,图,21,煅烧温度对凹凸棒石粘土矿白度的影响,凹凸棒石可用作涂料，所以白度是其性能指标之一。,高温煅烧等去除凹凸棒石粘土中所含的大局部有机质杂质，碱处理可以与粘土中的镁、铝等金属离子反响，不能去除砖红色粘土中的铁和钛金属氧化物,酸处理反响中，H+与凹凸棒石粘土中的局部阳离子发生置换反响，并可使显色的三价铁离子失去电子变为二价且溶于水，洗涤过程中与土分别，退去砖红色。,3.,结果与讨论,3.2.5,酸碱处理对凹凸棒石粘土其他物化性能的影响,表,4,甘肃临泽凹凸棒石粘土矿的物化性能,凹凸棒石粘土,原矿的表征,物化性能分析,组成分析,结构分析,比表面积,阳离子交换容,pH,白度,脱色力,胶体率,造浆率,碱处理,热处理,酸处理,改性对物化性能的影响,石膏,组成结构分析,原矿的表征,半水石膏,半水石膏,微波煅烧法,高温固相法,常压盐溶液法,半水石膏的制备,2.,研究方案,3.,结果与讨论,3.3,石膏原矿的表征,3.3.1,石膏原矿的,TG/DTA,图,22,混合石膏原矿的,TG/DTA,曲线,图23 透亮石膏原矿的TG/DTA曲线,132二水石膏先脱去一点五个水分子，随后马上脱去剩余的半个水分子，变为型硬石膏，对应TG总失重为18.8%。,335转变为型硬石膏CaSO4,3.,结果与讨论,石膏原矿的构造分析,图24 临泽石膏原矿的XRD,(a)混合石膏，(b)透亮石膏，(c)药用石膏，(d)玄晶石，(e)33-0311,图25 临泽石膏原矿的IR,(a)透亮石膏，(b)混合石膏,3.,结果与讨论,石膏原矿的能谱分析,图,26,原矿中混合石膏的能谱分析,图27 原矿中透亮石膏的能谱分析,3.,结果与讨论,石膏原矿的形貌分析,图,28,原矿中混合石膏的,SEM,照片,图29 原矿中透亮石膏的SEM照片,自然石膏白色半透亮,显晶体样光泽,晶体排列严密、有序,呈粒状、针状、柱状、板状多样化,凹凸棒石粘土,原矿的表征,物化性能分析,组成分析,结构分析,比表面积,阳离子交换容,pH,白度,脱色力,胶体率,造浆率,碱处理,热处理,酸处理,改性对物化性能的影响,石膏,组成结构分析,原矿的表征,半水石膏,半水石膏,微波煅烧法,高温固相法,常压盐溶液法,半水石膏的制备,2.,研究方案,3.,结果与讨论,3.4,半水石膏的制备,表,5(a),混合石膏高温固相法的失重百分比,表5(b)透亮石膏高温固相法的失重百分比,生成半水石膏的理论失重,15.52%,生成无水石膏的理论失重,20.69%,高温固相法制备,半水石膏,3.,结果与讨论,微波煅烧法制备,半水石膏,表,6,微波煅烧法石膏的失重百分比,生成半水石膏的理论失重,15.52%,生成无水石膏的理论失重,20.69%,3.,结果与讨论,常压盐溶液法制备,半水石膏,表,7,常压盐溶液法制备,半水石膏的条件,3.,结果与讨论,半水石膏的,TG/DTA,分析,图,29,高温煅烧法产物,半水石膏的,TG/DTA,曲线,图,30,微波煅烧法产物,半水石膏的,TG/DTA,曲线,132,半水石膏失去半个水分子生成,型硬石膏,失重理论值,5.17%,333,无水硫酸钙晶形转变为,型硬石膏,CaSO4,3.,结果与讨论,半水石膏的,TG/DTA,分析,图,31,常压盐溶液法,4h,产物,半水石膏的,TG/DTA,图,32,常压盐溶液法,6h,产物,半水石膏的,TG/DTA,3.,结果与讨论,半水石膏的,XRD,图,33,半水石膏的,XRD,图,(a),常压盐溶液法,6h,制备出的,半水石膏,(b),微波煅烧法,70min,制备出的,半水石膏,(c),高温固相法,170,制备出的,半水石膏,3.,结果与讨论,半水石膏的形貌分析,规章的柱状晶体,晶体宽度：,6-8m,晶体长度：,30-80,m,图,34,常压盐溶液法,6h,产物,半水石膏的,SEM,照片,4.,结论,临泽凹土的化学成分以主要以SiO2、CaO、MgO为主，并含有碳酸盐。矿物组成上以凹凸棒石和石英、白云石为主，另含方解石、长石、云母等杂质，属白云质凹凸棒石粘土，其吸蓝量、脱色力都比较低。形貌为类椭圆土状。就取样的特定区域，临泽凹凸棒石粘土品位仅为20%-30%，属单斜晶系，结晶程度和有序度均较低。,(2)热处理能增加凹凸棒石粘土的比外表积和阳离子交换容，但对白度和pH的影响不大。酸处理能明显增加白度，降低pH。酸处理浓度比照外表积影响不大，随酸浓度和处理时间增加，阳离子交换容减小。酸化时间为1h时可使比外表积增大三倍左右。酸处理温度为80时，比外表积增幅最大，可到达205m2/g。,(3)临泽石膏与玄晶石具有一样的结晶形态，是一种潜在的药用石膏。透亮石膏原矿较纯，混合石膏中还含有NaCl和KCl。二水石膏在140 时先脱去1.5个水分子，变为型硬石膏，总失水量18.8%。335时无水石膏发生晶型转变，变为型硬石膏CaSO4。,(4)高温固相法在170保温3h，微波煅烧法在680W下煅烧样品70min，均可制得半水石膏。盐溶液法水浴加热6h，可制得半水石膏。半水石膏在扫描电镜下晶粒呈较规章的柱状晶体。,研究成果及发表的学术论文,感谢XX教授和全部关心过我的人！,感谢各位评委教师！,希望各位教师提出珍贵的意见！,致谢,