碳酸钙结晶动力学研究

采用SPIP软件对碳酸钙垢显微图像进行分析,从微观上得出过饱和度、盐含量和pH值对碳酸钙结垢动力学的影响。实验结果表明:随着过饱和度的增加,晶核数逐渐增加,诱导期逐渐缩短,当过饱和度超过443时,结晶速率迅速增加,同时得出了诱导期与过饱和度的关系;当NaCl的质量浓度小于50g/L时,随着其浓度的增大,晶核数减少,结垢诱导期增加,当NaCl质量浓度达到50g/L时,晶核数最少,与同条件无NaCl溶液相比,碳酸钙结垢晶核数减少了66.7%;当pH值大于6时,随着pH值的增加,晶核数目迅速增加,结垢诱导期迅速缩短。     

碳钢在流动氯化钠溶液中的磨损腐蚀行为

文中通过自行设计的管流动态模拟装置,研究了碳钢在质量分数为3.5%流动NaCl溶液中的磨损腐蚀。用重量法和极化曲线等方法,揭示了磨损腐蚀的规律及其腐蚀控制步骤,发现0～5.0m/s内随着流速的增大,磨损腐蚀速度增大,而在5.0～12.6m/s范围内腐蚀速度显著降低,超过12.6m/s时磨损腐蚀则又随流速增大而增大。动力学过程的分析验证了腐蚀协同效应中电化学因素起主要作用。     

氯盐阻化剂吸附CO性能的实验研究

为研究氯盐阻化剂对CO的吸附性能,根据井下工作面风流流动情况设计CO液体吸附测定装置,利用控制变量法研究不同浓度、不同风速下的NaCl, MgCl_2,CaCl_2对CO的吸附性能参数变化规律。结果表明,3种氯盐阻化剂的吸附量均在一定程度上受到浓度的影响:风速为2.0 m/s时,NaCl和CaCl_2溶液对CO的吸附量均随浓度增加而增加,MgCl_2溶液的吸附量随着其浓度的增加呈先增强再减弱的变化趋势,3种氯盐溶液中CaCl_2溶液的吸附效果最优,NaCl溶液的吸附效果最为微弱;当实验风速在1.8～2.2 m/s范围内,氯盐阻化剂的CO吸附性能与风速成反比,适当降低风速后,3种氯盐溶液的吸附效果均有提高。研究结果证实了氯盐阻化剂对CO具有一定的吸附性能,对矿井有害气体消除与防灭火技术相结合的发展具有一定的指导意义。     

多因素综合作用下卤水盐结晶实验研究

针对盐矿水溶开采过程中盐结晶析出附着在采卤管道上,使采卤效率降低或采卤管堵塞的问题,综合考虑了卤水温度、盐含量和流速等因素在开采过程中的变化情况,根据相似模拟准则,在实验室内搭建的物理模拟试验平台上进行了多因素综合作用下盐结晶析出规律的研究。试验结果表明,由Na₂SO₄-NaCl-H₂O三元水盐体系相图可知,Na₂SO₄质量浓度最大为20g/L时,卤水中只有NaCl结晶析出;多因素综合作用下,影响盐结晶的主要敏感因素为卤水温度和盐含量;当卤水中各组分质量浓度之和为318g/L,温度降为20℃时,卤水中才有结晶析出。本研究为盐矿开采预防结晶堵管提供一定的理论指导。     

烧结烟气鼓泡脱硫的三维数值模拟

对钢铁行业烧结工序的烟气脱硫过程进行了数值模拟研究,以220 m2烧结烟气脱硫塔为模拟对象建立了鼓泡脱硫塔气液流动与脱硫反应耦合的三维数理模型,考察了Ca(OH)2浓度、表观气速、入口烟气温度、入口烟气SO2浓度对烟气中SO2脱除率的影响.以表观气速0.11m/s、入口烟气温度418 K、入口烟气SO2浓度1 600 mg/m3、Ca(OH)2浓度0.614 mol/L、浆液温度323 K为基准工况,逐一改变单个运行参数.研究结果表明:当Ca(OH)2摩尔浓度为0.1~0.614 mol/L时,脱硫率随浆液中Ca(OH)2浓度的增加显著增大;当表观气速为0.07~0.21m/s时,脱硫率随流速的增大而降低;当入口烟气温度为370~445 K时,脱硫率随温度的增大而降低;当入口烟气SO2浓度为2 000~2 400 mg/m3时,脱硫率随入口烟气中SO2浓度的增加有所降低.     

干湿循环下受硫酸钠侵蚀混凝土内钙钒石热分析研究

按照硫酸钠溶液浸泡15d/自然风干15d的循环制度进行了混凝土腐蚀试验,采用热分析技术对混凝土腐蚀产物进行了辨别和定量比较.试验表明:干湿循环与硫酸钠共同作用下,腐蚀龄期360d内的混凝土腐蚀产物以钙钒石为主,仅处于硫酸根离子浓度为50000mg/L的硫酸钠溶液中的混凝土表面在部分龄期检测到了石膏的生成.钙钒石的含量按混凝土试件由表及里依次递减,达到一定龄期时,第二层(距表面1.5—3.5mm)混凝土中钙钒石的含量大于第一层(距表面0—1.5mm).同一水灰比混凝土的相同层中钙钒石的含量随龄期增长而增多.混凝土中钙钒石的含量一般随硫酸根离子浓度的升高而增多,水灰比对混凝土中钙钒石含量的影响因硫酸根离子浓度而变化.硫酸根离子浓度为800mg/L和6000mg/L的硫酸钠溶液中,第一层混凝土中钙钒石的含量随水灰比增大而减小,第二层混凝土中钙钒石的含量随水灰比增大而增加,混凝土中钙钒石的总含量随水灰比增大而降低.硫酸根离子浓度为50000mg/L的硫酸钠溶液中,混凝土中钙钒石的总含量随水灰比增大而增多.     

二水硫酸钙成核及生长现象的研究

研究了过饱和溶褐蠧aSO4*2H2O晶体成核及生长现象,同时对垢的形成机理进行了探讨.实验表明,成核延迟时间随溶液过饱和度增大而减小;CaSO4*2H2O晶体生长属于表面反应控制,且与粒径相关,晶体生长速度在(0.5×108～5.8×108)m/s之间(30℃,粒径(28～67)μm,Ca2+浓度0.035mol/L).乙     

凝胶注模的凝胶反应动力学和均匀性

研究凝胶注模反应动力学与反应条件对凝胶均匀性的影响,获得合理的凝胶反应条件.研究结果表明:增加引发剂浓度、催化剂浓度和单体浓度或者升高起始反应温度,凝胶反应诱导期和反应期均缩短,但单体/交联剂比例对诱导期和反应期影响不大；增加悬浮液的固相体积分数,诱导期缩短而反应期却延长；引发剂浓度、催化剂浓度和单体浓度过高或过低,均会降低凝胶均匀性.凝胶注模单体浓度较合适质量分数的范围为10％～20％,起始反应温度应控制在20～40℃；随着单体与交联剂质量比的降低,凝胶均匀性下降:当单体与交联剂质量比低于某一值时,凝胶均匀性急剧下降.单体与交联剂的质量比应高于20∶1.     

银溶胶均相成核过程的研究

利用紫外光谱测定了柠檬酸钠还原硝酸银制备银溶胶的成核诱导期,考察了溶液温度和过饱和度对反应诱导期的影响.结合均相成核理论,得到当溶液的过饱和浓度大于或等于4×108时体系为均相成核过程.结果表明,诱导期随着温度和过饱和浓度的上升而下降.同时计算出不同反应温度下纳米银的固-液界面张力,并与经验理论模型的数据结果加以比较,实验预测结果低于模型值.本实验通过测定银溶胶制备过程中银离子的浓度变化验证了紫外光谱测定反应诱导期的可行性.     

自激式除尘脱硫装置脱硫性能的实验研究

介绍了新型自激式除尘脱硫装置的结构及工作原理,研究了脱硫效率与气体流速和钙硫质量比之间的关系·结果表明脱硫效率随气体流速和钙硫质量比的增加而增大,在气体流速达到18m/s、钙硫质量比为18∶1时,脱硫效率最大,可达94%.该装置具有脱硫效率高、投资少、制作简单等特点,是一种适合我国现状,值得推广的脱硫装置·     

矿渣改性硬石膏基胶结材水化硬化研究

通过硬石膏水化率、水化温升、液相离子浓度测定,结合宏观性能试验,对硬石膏基胶结材水化硬化历程,硫酸盐激发剂作用机理,矿渣对硬石膏的改性作用等进行了研究.结果表明:硫酸盐促进硬石膏溶解,提高液相浓度和过饱和度,加快二水石膏晶体成核与生长速率;矿渣水化形成钙矾石与水化硅酸钙等水硬性矿物,使硬石膏硬化体强度与耐水性提高,矿渣水化与硬石膏水化相互促进;采用硫酸盐激发、矿渣改性的硬石膏基胶结材具有强度较高、耐水性较好、干缩率较小的特点,其水化硬化经历了快速溶解反应期、水化潜伏期、加速水化期、稳定水化期和缓慢水化期等5个阶段.胶结材凝结时间取决于潜伏期,加速水化期和稳定水化期是硬化体结构致密和强度发展的主要阶段.     

晶化工艺对铁尾矿微晶玻璃微观结构的影响

以铁尾矿为主要原料制备微晶玻璃,通过DTA,XRD,SEM分析方法,全面考察了晶化温度和晶化时间对微晶玻璃结构的影响.实验发现:随着析晶温度的升高,主晶相钙铁辉石没有改变,但晶体形态和析晶率发生了较大的变化;随着析晶温度的升高,晶体的规则程度增加,晶体尺寸增大,析晶率呈先增加后减小的趋势;当析晶温度高于1250℃时,晶体分布均匀程度降低;最佳晶化温度为1200~1250℃,晶化时间为180 min.     

水泥基材料在硫酸盐结晶侵蚀下的劣化行为

采用水泥砂浆在硫酸钠溶液中半浸泡的试验方法,测试不同配比的砂浆外观形貌、抗压抗折强度等宏观性能,并通过分析砂浆孔结构、孔隙率、微观形貌以及腐蚀产物,探讨半浸泡条件下,硫酸盐结晶对砂浆造成侵蚀破坏的影响因素。研究结果表明:在半浸泡条件下,砂浆表面所生成的白色硫酸钠晶体含量与砂浆的水灰比和掺入的矿物掺合料有关;随着半浸泡时间增加,水泥砂浆表面逐渐被剥蚀,抗压抗折强度先增大后逐渐降低;砂浆中孔径在30nm以上的孔是导致砂浆受到侵蚀的主要孔隙;大量结晶物聚集在砂浆孔隙中并结晶膨胀造成了砂浆的物理结晶侵蚀;掺入适量的活性矿物掺合料能有效降低砂浆中孔径在30nm以上毛细孔的数量,提高砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀能力。     

Suppression of crystal nucleation in polydisperse colloids due to increase of the surface free energy

The formation of small crystallites is governed by two competing factors: the free energy gained upon transferring constituent atoms, molecules or colloidal particles from the metastable liquid to the more stable solid, and the free energy needed to create the surface area of the crystallite. Because the ratio of surface area to bulk is large for small particles, small crystallites dissolve spontaneously under conditions where larger crystallites are stable and macroscopic crystal growth occurs only if spontaneously formed crystallites exceed a critical minimum size. On theoretical grounds, the probability of forming such critical crystal nuclei is expected to increase rapidly with supersaturation. However, experiments show that the rate of crystal nucleation in many systems goes through a maximum as the supersaturation is increased. It is commonly assumed that the nucleation rate peaks because, even though the probability of forming critical nuclei increases with increasing concentration, the rate of growth of such nuclei decreases. Here we report simulations of crystal nucleation in suspensions of colloidal spheres with varying size distributions that show that the probability that critical nuclei will form itself goes through a maximum as the supersaturation is increased. We find that this effect, which is strongest for systems with the broadest particle size distribution, results from an increase with supersaturation of the solid-liquid interfacial free energy. The magnitude of this effect suggests that vitrification at high supersaturations should yield colloidal glasses that are truly amorphous, rather than nano-crystalline.     

反溶剂重结晶法制备硫酸沙丁胺醇颗粒

实验采用反溶剂重结晶法对硫酸沙丁胺醇进行超细化。将乙醇、异丙醇、丙酮作为反溶剂进行了对比实验，最后选定丙酮作为该体系的反溶剂，并且确定了最佳反溶剂和溶液的体积比为10∶1。结果证明，体系的过饱和度ΔC越大重结晶所得到的颗粒就越小，采用反加法、低温、高搅拌速度能够增大体系的过饱和度，得到 300nm的针状颗粒产品。     

修正的混凝土内硫酸根离子迁移模型研究

研究因硫酸盐侵蚀导致的混凝土密实,建立了基于Fick扩散方程的考虑混凝土孔隙填充和离子迁移时间依赖关系的硫酸根离子迁移模型。模型从已有试验数据中得到了较好验证。硫酸钠溶液环境下,运用Comsol Multiphysics软件模拟混凝土内硫酸根离子的运移,分析了离子在混凝土内随时间和空间的分布以及混凝土的破坏规律。研究表明:混凝土内的硫酸根离子浓度随时间增加逐渐增加,增速急剧降低;随离子侵入深度增加,逐渐降低。孔隙填充对离子随时间侵入的影响很大。考虑密实的混凝土内硫酸根离子含量明显较小。外界硫酸根离子浓度越高,混凝土内离子含量越大,含量随时间的增加差距增加,增幅变化不大。混凝土受硫酸盐侵蚀是逐渐从表面向内的开裂破坏。     

不同充水状态下隧道植绒排水管防除结晶的效果研究

为了研究不同充水状态下隧道植绒排水管防除结晶的效果,通过在普通PVC管内壁,采用热处理,将植绒膜光滑一侧紧贴PVC管内壁,选取绒毛长度分别为0.4 mm和0.8 mm;在两种不同充水条件下,对比分析普通PVC管、0.4 mm植绒PVC管以及0.8 mm植绒PVC管结晶物变化规律。利用电镜扫描绒毛上的结晶物,分析结晶物与绒毛的粘结形态。结果表明:在半管流条件下,随着时间的增长,植绒PVC管结晶量有先增大后逐渐稳定或者减小的趋势;普通PVC管基本上呈缓慢增加的趋势,且到某一阶段结晶量显著增加而到另外一阶段又显著减小,满管流条件下变化规律相似;对于普通PVC管而言,满管流情况下管道内壁越不容易附着结晶物;对于植绒PVC管而言,结晶物附着的难易程度与绒毛长度有着密切关系。可见植绒PVC管对隧道排水管除结晶有一定的作用,绒毛长度应根据排水管充水状态选取,以充分发挥绒毛除结晶的效果。     

冷冻法卤水脱硝技术改进的研究

采用间歇冷冻法考察了不同降温速率下芒硝晶体粒度及分布情况,研究了芒硝结晶成长速率数学模型.结果表明,在卤水冷冻脱硝过程中通过控制降温速率为0.24℃/min,将过饱和度控制在介稳区内,利于结晶过程的操作,并且可以得到平均粒径为300μm芒硝晶体,以满足芒硝与卤水的沉降分离要求.     

PET／PEN扩链反应共混的研究——结晶与熔融行为

用差示扫描量热法（DSC）研究了PET／PEN扩链反应性共混物体系的热性能,对共混比例、温度和时间对热性能的影响进行了讨论,并进一步考察了序列结构变化和热性能的关系。结果表明,不同比例的PET／PEN都呈现出一个玻璃化温度,即PET、PEN在无定形态是相混溶的;冷结晶温度和熔融温度与共混比例、共混时间、温度等因素密切有关。PET／PEN50／50即使共混短时间,亦不结晶。其他比例共混物随共混时间的增加,冷结晶温度升高,熔点下降,与序列长度变化有关,当序列长度小于7时,冷结晶峰消失。当酯交换大于30％时熔融峰消失。