阻垢剂HEDP和PBTCA阻垢机理探讨

碳酸钙晶体有3种晶相方解石、球霰石、文石.阻垢剂HEDP(羟基乙叉二膦酸)和PBTCA(2膦酸基丁烷1,2,4三羧酸)对碳酸钙晶体不同晶相的作用效果不同.实验结果表明,HEDP对方解石有很好的抑制作用,而对球霰石和文石则没有明显抑制效果.PBTCA对方解石和球霰石都有很好的抑制作用,对文石作用效果不明显.基于量子化学半经验方法,计算了HEDP和PBTCA的几何构型和分子中各原子所带电荷;由几何匹配理论说明HEDP可以抑制方解石的生长;PBTCA既能抑制方解石的生长,也能抑制球霰石的生长.     

氨基酸混合溶剂体系中碳酸钙晶体的制备

以CaCl2和Na2CO3为原料在不同反应条件下制备碳酸钙,首先在65℃恒温下用DMF和超纯水为混合溶剂(1:1),用不同浓度L-精氨酸作为碳酸钙结晶的调控剂,显示当L-精氨酸的浓度为0.04 mol/L时得到的碳酸钙是方解石型,浓度为0.02mol/L是方解石、球霰石及文石的混合体系,当浓度为0.08moL/L时是方解石和文石的混合体系.另外用DMF和超纯水为混合溶剂、0.04 mol/L L-精氨酸作为调控剂,结果显示温度为65℃时所得碳酸钙是方解石型,温度为85℃时得到的是方解石和球霰石的混合体系.研究结果表明L-精氨酸浓度和反应温度的改变对碳酸钙的晶体生长过程有十分重要的影响.     

硅凝胶体系中碳酸钙晶体生长实验

为了得到不同晶型的碳酸钙晶体,采用凝胶法生长出了碳酸钙的三种同质异象体：方解石、文石、球霰石．讨论了反应物浓度和杂质离子（Na^＋）对碳酸钙晶体生长的影响．结果表明：通过改变反应物浓度和利用不同的反应物可以生长出不同晶型的碳酸钙晶体．同时,利用原子力显微镜对生长的方解石晶体表面的形貌观察发现：晶体生长是以台阶簇（大台阶）的方式推进,不同高度的堆垛层错呈现在表面上．     

不同矿化时间下水杨酸对碳酸钙晶体生长的影响

以有机小分子水杨酸为添加剂对碳酸钙晶体的生长进行调控,并用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)方法对碳酸钙晶体的晶型和形貌进行了表征。结果显示,当pH值为7.0,加入0.04 mmoL水杨酸时,反应6小时和12小时后碳酸钙晶体的晶型为球霰石和方解石的混合晶型;而当矿化时间延长到24小时后,球霰石的晶型几乎消失,产物基本为方解石。     

阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为模板制备球霰石

用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板,制备了球霰石型CaCO3.分别利用傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段进行了表征.结果表明:未加SDBS时,样品主要为方解石.搅拌3 h,当SDBS浓度为0.5 mM时,样品为球霰石;搅拌10 h,样品为方解石和球霰石混合物.当SDBS浓度1.0 mM时,样品为球霰石.搅拌时间的增加,有利于方解石晶体的形成及产品分散度的增加.当SDBS浓度为5.0mM时,样品的晶型和形貌与搅拌时间无关.根据实验结果,讨论了球霰石形成的可能机理.     

CaCO3软垢的成因

依据实验观察和理论计算分析，研究了添加化学阻垢剂使水垢软化的物理机理、实验研究表明：方解石晶粒聚集时形成坚实的硬垢，球霰石聚集时形成松软的软垢；根据球霰石聚集形成的垢体结构，首次提出了球霰石问的聚集是软垢形成的主要机制．实验观察表明：添加阻垢剂有效地抑制了方解石晶核的生成几率，从而提升了球霰石在析出物中所占的比例，因而促成了水垢的软化、分子模拟研究和结构分析揭示，阻垢剂只能有效地抑制具有层状生长机制的晶面，即F平面的生长，而不能有效地抑止K晶面的生长，这为阻垢剂促成球霰石生成几率提高提供了理论根据．     

Klebsiella aerogenes的胞外聚合物产量优化及其对碳酸钙晶型的调控作用

通过响应面法确定产气克雷伯氏杆菌(Klebsiella aerogenes)产胞外聚合物(EPS)的最优培养条件,并开展EPS质量浓度对Klebsiella aerogenes诱导形成碳酸钙晶型影响的试验研究。研究结果表明,相较于pH和接种量,培养时间和温度对菌株EPS产量的影响更为显著,EPS最优培养条件如下：培养时间为4.64 d、培养温度为28.35℃、接种量为2.97%、pH=7.69,在此条件下,EPS的产量可达210.24 mg/L;当添加的EPS质量浓度从0 g/L增加到1.0 g/L时,方解石的质量分数从27.1%提高至98.3%,球霰石的质量分数从72.9%下降至1.7%,表明EPS能有效促进方解石的形成并抑制球霰石的形成;EPS中带负电荷的官能团可以吸附溶液中Ca²⁺,使得溶液中Ca²⁺浓度减小、过饱和度降低从而促进方解石型碳酸钙晶体的生成。可以通过EPS来调控Klebsiella aerogenes诱导形成方解石和球霰石的质量分数,强化碳酸钙晶体向热力学稳定的方解石型碳酸钙转化,这为提高微生物诱导碳酸钙沉淀形成的固化体的...     

水热合成单分散碳球的制备与表征

以葡萄糖为原料水热法合成粒径均一单分散碳球,研究反应时间、反应温度、葡萄糖浓度、pH值、甲醛用量对碳球形貌及粒径的影响,采用SEM、FTIR、XRD对碳球的形貌和结构进行表征。结果表明,单分散碳球的最佳制备工艺为:反应温度160℃、反应时间6h、葡萄糖浓度0.25mol/L、体系pH值为8、甲醛用量2g;所制碳微球粒径约为350nm,分散系数为0.011,产率约为20%;制备出的碳球表面含有—OH、—CO、COOH官能团,碳球中含有无定形炭。     

水／乙二醇混合溶剂中微波辅助合成碳酸钙

在水/乙二醇混合溶剂中,通过微波辅助加热的方法,研究溶液过饱和度对碳酸钙成核生长的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)对所得的样品进行了表征。结果表明,过饱和度的改变对碳酸钙形貌和晶型具有非常明显的影响,分别获得了菱面体状方解石、纤维捆扎状文石、松树枝状球霰石为主体的碳酸钙晶体。     

硝酸酸化处理对MCMB碳材料性能的影响

根据现有制造高密度高强度碳材料的工艺流程,以硝酸酸化处理中间相碳微球,并用酸化处理过的微粉制备高密度高强度碳材料,对样品进行性能测试。实验表明,以硝酸溶液对中间相颗粒酸化后能提高样品的肖氏硬度和抗压强度。当硝酸酸化处理溶液浓度为3mol/L时,可制备出密度1.72g/cm3、抗压强度104.9MPa和肖氏硬度82.6的高密度碳材料。     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及孔结构的影响

通过 X线衍射分析、热重-差热分析、压汞孔结构分析和量热微观测试分析研究水泥-石灰石粉浆体的水化特性及孔结构.研究结果表明:石灰石粉可促进水泥的早期水化,阻碍了其后期水化;石灰石粉导致新相半碳铝酸钙水化物(C3A·0.5CaCO3·0.5Ca(OH)2·11.5H2O)和单碳铝酸钙水化物(C3A·CaCO3·11H2O)的形成;半碳铝酸钙水化物不稳定,形成后便全部转变成单碳铝酸钙水化物;随着石灰石粉掺量增加,单碳铝酸钙形成提前并稳定存在;石灰石粉一方面延迟了钙矾石的生成,另一方面对钙矾石的存在起到了稳定作用;石灰石粉改变水泥水化历程,与纯水泥水化放热相比,石灰石粉的掺入致使第1放热峰明显增高和前移,使诱导期缩短,提前进入加速期;随着水化龄期增长,石灰石粉使水泥浆体孔结构由小孔向大孔转变,产生了孔粗化效应.     

磁处理碳酸钙过饱和溶液析晶过程中的"磁记忆效应"

利用双道析晶动力学实时监测系统(DPMS)和时间延迟摄像显微镜(TLVM)系统,验证了磁场抑制碳酸钙过饱和溶液析晶过程中“磁记忆效应”的存在。根据析晶动力学曲线和TLVM图片,比较了磁处理溶液静置不同时间(10,27,45,70、80h)后“磁记忆效应”的差异,首次提出了“磁记忆效应”存在峰值。TLVM光学实验照片清晰显示:溶液磁处理之后静置时间约30h时,沉析物中文石所占比例最多,方解石和球霰石所占比例最少,从而形成软垢,达到最佳阻垢效果;且还发现磁记忆时间至少可以达80h。     

硅灰石碳酸化隔离二氧化碳的实验研究

大气中二氧化碳的浓度不断增加,造成的温室效应引起世人的广泛关注．矿物碳酸化是一种很有潜力的二氧化碳隔离储存技术．文中系统进行了不同条件下硅灰石对二氧化碳的吸收储存实验,并利用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜详细研究了硅灰石碳酸化产物的物理化学特征,采用高温热分解方法对矿物碳酸化转化率进行了计算分析,初步探讨了压力、温度、粒径等因素对硅灰石碳酸化吸收二氧化碳效率的影响．结果表明,在所进行的各种工况中,以150℃,4．0MPa条件下,粒径小于30μm的硅灰石颗粒的碳酸化转化率最高,可达89．5％,与蛇纹石最优工况下58％的碳酸化转化率相比,硅灰石更适合二氧化碳的矿物隔离储存．     

纤维二糖对碳酸钙结晶的影响

选用纤维二糖为基质,碳酸铵挥发CO2,扩散至CaCl2溶液中合成碳酸钙晶体,采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线粉末衍射仪(XRD)对所得产物进行表征,讨论了纤维二糖溶液的浓度和pH对产物晶型及形貌的影响。结果表明,纤维二糖能够合成含有六边形球霰石形貌的碳酸钙晶体,浓度比pH对碳酸钙晶型和形貌的影响更大。     

天冬氨酸对碳酸钙形貌和晶型的控制

用DL-天冬氨酸作为碳酸钙结晶的有效调控剂,对所得到的产物进行扫描电子显微镜(SEM),红外吸收光谱(FT-IR),X-射线粉末衍射仪(XRD),热重分析表征,结果显示,当DL-天冬氨酸的浓度为0.005 mol.L-1时,所得碳酸钙是方解石型,但当浓度增大到0.05或0.2 mol.L-1时,得到的却是方解石和球霰石的混合体系。这一结果表明,DL-天冬氨酸在碳酸钙的晶体生长过程中起着十分重要的影响。     

冷黏成球密实时间对碳酸化钢渣球形骨料性能影响

以冷黏成球法制备的碳酸化钢渣球形骨料为研究对象,分析了密实时间对钢渣球形骨料性质及碳酸化反应程度的影响.测试了不同密实时间下球形骨料碳酸化前后的表观密度、吸水率及孔隙率的变化规律,通过XRD、TG-DTG、MIP等手段分析不同密实时间下球形骨料物相变化、碳酸化程度、孔结构的变化,结果表明:采用冷黏成球工艺制备钢渣球形骨料时,密实时间对钢渣球形骨料的表观密度影响很小,但球形骨料的吸水率随密实时间的增加下降明显.当密实时间从5 min增加到30 min时,碳酸化前后球形骨料的吸水率分别下降了29.5%和26.0%.钢渣球形骨料的强度主要来源于碳酸化反应,且球形骨料的碳酸化反应程度和强度随密实时间的增加而下降.碳酸化前吸水率为14.86%的球形骨料碳酸化后强度最高,为6.1 MPa,达到同等粒径天然碎石强度的41%.碳酸化的过程是由外向内进行的,球壳的碳酸化反应程度高于球心,且碳酸化前球壳越致密,球心的碳酸化反应程度越低.     

电石渣矿化CO2-可控制备碳酸钙的实验研究

本文提供了一种以电石渣为原料,循环利用氯化铵制备高纯碳酸钙的方法;通过实验系统讨论了碳酸钙制备的工艺条件以及不同工艺条件对所得碳酸钙晶型与形貌的影响. 结果表明：碳酸钙制备的优化工艺条件为CO2流速 80 mL/min, 反应温度30 °C, 反应时间60 min;所得产物为纳米的球形球霰石,产物中CaCO3的含量为99.95%, 白度为99.3%, 产物具有良好的自流动性和自粉化性;整个制备工艺中碳酸化反应滤液可循环利用8次, 此时的反应效能大于50%;通过工艺条件的调控成功制备出高纯纳米碳酸钙、球霰石型碳酸钙、文石型碳酸钙以及方解石型碳酸钙. 论文提出的研究方案有望应用于电石渣的资源化利用与碳酸钙的可控制备.     

pH值对石蜡@碳酸钙相变微胶囊性能的影响

以石蜡为芯材,聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为表面活性剂,碳酸钙(CaCO_3)为壳体,用自组装方法合成了石蜡@碳酸钙壳体相变微胶囊。采用扫描电子显微镜、粒度分析、X射线衍射、差示扫描量热仪、热导率测试和渗漏率测试对样品进行了表征,并探讨了pH值对微胶囊性能的影响。结果表明:当pH值为7时,所得微胶囊性能最佳,包覆率达到59.20%,热导率为0.724 W·m~(-1)·K~(-1);pH值对碳酸钙壳体的晶型无明显影响,壳体晶型均为方解石型和球霰石型的混合晶型,但对微胶囊的形貌有影响;pH值为1时微胶囊形貌为放射状,pH值为4时得到的微胶囊形貌不均一,pH值为10时得到的微胶囊团聚现象严重。     

一株碳酸盐矿化菌的筛选及其矿化性能研究

采用选择性富集和平板分离的方法从湖南省某土壤中筛出一株以乙酸钙为底物的碳酸盐矿化菌,并对该菌株诱导的碳酸钙沉淀的晶体类型以及pH、接种量、乙酸钙浓度等不同因素对碳酸钙的产量影响进行研究。结果表明,该碳酸盐矿化菌鉴定为克雷白氏杆菌属,其GenBank登录号为ON139648;革兰氏染色呈阴性,6 h~96 h为该菌的对数生长期;克雷白氏杆菌诱导的碳酸钙矿物晶体类型既有方解石,又有球霰石,其诱导碳酸钙沉淀产生的最佳条件为:初始pH=7、菌液接种量为4%、乙酸钙浓度为0.25 mol/L,乙酸钙利用率最高为96.6%,诱导的碳酸钙产量最高为1.23 g。     

黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明：随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。