材料化学
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材料化学考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料化学中,以下哪种材料不属于金属材料?A. 钢B. 陶瓷C. 铝D. 铜答案:B2. 以下哪种技术不是用于制备纳米材料的?A. 溶胶-凝胶法B. 激光烧蚀C. 机械研磨D. 电化学沉积答案:C3. 材料的热处理过程中,淬火的目的是:A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少脆性D. 增加导电性答案:A4. 下列哪种材料具有超导性?A. 铜B. 铝C. 陶瓷D. 铌钛合金答案:D5. 以下哪种材料是半导体材料?A. 石墨B. 金刚石C. 硅D. 金答案:C6. 材料的疲劳断裂通常发生在:A. 材料表面B. 材料内部C. 材料的缺陷处D. 材料的接合处答案:C7. 以下哪种测试方法用于评估材料的热稳定性?A. 拉伸试验B. 压缩试验C. 热重分析D. 硬度测试答案:C8. 材料的断裂韧性通常用以下哪个参数表示?A. 弹性模量B. 屈服强度C. 疲劳极限D. 临界应力强度因子答案:D9. 以下哪种材料是磁性材料?A. 橡胶B. 塑料C. 铁D. 玻璃答案:C10. 材料的塑性变形通常发生在:A. 弹性范围之外B. 弹性范围之内C. 断裂点D. 疲劳点答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 材料的______是指材料在受到外力作用时,能够发生形变而不立即断裂的能力。
答案:韧性2. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时,能够抵抗永久变形的能力。
答案:硬度3. 材料的______是指材料在受到外力作用时,能够抵抗断裂的能力。
答案:强度4. 纳米材料的______特性使其在许多领域具有独特的应用潜力。
答案:量子尺寸效应5. 材料的______是指材料在受到重复或交变应力作用时,发生断裂的能力。
答案:疲劳6. 材料的______是指材料在受到温度变化时,能够保持其性能不变的能力。
答案:热稳定性7. 材料的______是指材料在受到电场作用时,能够抵抗电流通过的能力。
材料化学专业就业前景
材料化学专业就业前景广阔,具有较好的就业前景。
以下是几个方面可以说明材料化学专业就业前景的因素:
1. 市场需求:材料化学专业的毕业生具备丰富的化学和材料学知识,能够从事材料的研发、生产、应用等工作,这与当今社会对材料科学的需求紧密相关。
根据中国近年来对新材料的重视和市场需求的增长,材料化学专业的就业前景较好。
2. 基础研究机构:材料化学专业的毕业生可以选择进入科研机构从事基础研究工作,如大学、科研院所等。
这些机构通常具有较丰富的研究设备和资源,可以提供优厚的薪资和良好的科研环境,为材料化学专业的毕业生提供广阔的发展空间。
3. 产业发展:材料化学专业毕业生在材料制造、新能源、医疗器械、电子产品等多个领域都有较好的就业机会。
特别是随着新能源、新材料领域的快速发展,对材料化学专业人才的需求逐渐增加。
4. 国家政策支持:材料科学和技术是国家重点发展的战略性学科之一,政府对材料化学相关领域的扶持力度逐渐加大。
这为材料化学专业的毕业生提供了更多的就业机会和发展空间。
综上所述,材料化学专业就业前景广阔,毕业生可以选择从事科研工作、工程技术岗位、技术服务与管理、项目管理等多个方面的工作。
当然,就业前景也与个人的实际能力、专业背景和综合素质有关。
材料化学专业主要学什么(附课程目录)材料化学专业主要学什么?材料化学专业是一门研究材料的组成、结构、性质和制备方法的学科,它涵盖了广泛的知识领域。
学习材料化学的学生将会了解不同材料的性质、应用和制备过程,培养实验技能和科研能力,为未来在材料科学与工程领域发展打下坚实的基础。
本文将详细介绍材料化学专业的课程目录,并针对每门课程进行简要的描述和解释。
第一部分:基础课程(共4门课程)1. 无机化学基础:这门课程主要介绍无机化合物的基本性质和反应规律,包括无机化合物的结构、键合理论、酸碱性质以及氧化还原反应等。
学生将学习到常见无机化合物的制备方法,了解它们在材料制备中的应用。
2. 有机化学基础:有机化学是材料化学中不可或缺的一部分。
这门课程将介绍有机化合物的特性、功能基团和反应机理。
学生将学习有机化合物的命名规则,了解常见的有机合成方法,并掌握基本的有机合成实验技能。
3. 分析化学基础:分析化学是材料化学中重要的实验技术之一。
这门课程将介绍分析化学的基本原理和分析技术,包括定量分析和定性分析的方法和仪器。
学生将学习如何进行化学分析和材料表征实验,并掌握常见分析技术的操作和数据处理方法。
4. 物理化学基础:物理化学是材料化学研究的基础。
这门课程将介绍物理化学的基本原理和概念,包括热力学、动力学、量子化学和电化学等内容。
学生将了解各种物理化学现象和定律,并学习如何应用这些原理解释材料性质和反应过程。
第二部分:专业核心课程(共6门课程)1. 材料化学原理:这门课程将深入介绍材料化学的基本原理和概念,包括材料结构、相变、晶体缺陷和材料表征方法等。
学生将学习不同材料类型的特性和性质,并了解它们在各个领域的应用。
2. 材料制备技术:材料制备是材料化学研究的核心环节。
这门课程将介绍常见的材料制备方法,包括溶胶凝胶法、热处理、沉积技术和材料改性方法等。
学生将学习如何选择适合的制备方法,并掌握相应的实验操作技能。
3. 材料性能测试与表征:材料性能测试和表征是评价材料性能和质量的重要手段。
材料化学是材料学的一个分支,研究新型材料在制备、生产、应用和废弃过程中的化学性质,研究范围涵盖整个材料领域,包括无机和有机的各类应用材料的化学性能,是根据材料的基本理论和方法对工业生产中与化学有关的问题进行应用基础理论和方法的研究以及实验开发研究的一门科学。
目录12345678专业概述材料化学(Material Chemistry)专业一般是作为材料科学与工程系/学院中的一个专业方向。
主要的研究范畴并不是材料的化学性质(尽管从字面上可以这么理解),而是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量。
比如陶瓷材料在烧结过程中的变化(也就是怎么才能烧出想要的陶瓷)、金属材料在使用过程中的腐蚀现象(怎样防止生锈)、冶金过程中条件的控制对产品的影响(怎么才能炼出优质钢材)等等。
材料性质的测量也不同于的方法。
材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关,属于解决实际问题的理论学科,因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门,但是在现实生产中,对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的,例如说冶金行业,在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题,都需要用材料化学的知识来解决。
虽然一直以陶瓷闻名世界,但实际世界上精密陶瓷(用于电子材料中,价钱非常昂贵)绝大部分是由制造的,就是因为我们在配料、控制烧结条件等环节技术力量太差,而材料化学正是解决这些问题的。
所以材料化学专业不仅实用价值高,而且发展空间大。
材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识,特别是无机化学、物理化学。
当然,由于专业方向的不同,有些专业也需要很多有机化学、生物化学的知识,像反应中的薄膜技术、胶体技术(在生产中以薄膜和胶体作为反应介质)的应用等等。
因此本专业对考生的要求还是比较全面的,希望报考本专业的考生,特别是那些参加“3+X”考试的考生有所准备。
本专业属于理学范畴,但是却不同于纯理学,对动手能力有一定的要求。
材料化学高考知识点必修材料化学是现代化学科学中的一个重要分支,研究的是材料的组成、性质、制备方法以及应用等方面问题。
在高考化学考试中,材料化学是一个重要的考点。
本文将从材料化学的基础知识、主要应用以及前沿研究方向等方面进行介绍。
一、材料化学的基础知识1. 原子与分子结构材料化学的基础是对原子与分子结构的研究。
原子是构成物质的基本单位,由质子、中子和电子组成。
分子是由两个或更多原子结合而成的,根据原子间结合的方式不同,分子可以分为共价分子和离子分子。
2. 化学键与晶体结构化学键是原子之间的力,根据电子的共享或转移程度不同,化学键可以分为共价键、离子键和金属键。
在晶体中,化学键的作用导致了规则的排列形式,形成具有明确晶体结构的物质。
3. 材料的性质与分类材料的性质是材料化学的重要研究内容之一。
根据材料的组成、性质和用途等方面的不同,材料可以分为金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。
二、材料化学的主要应用1. 金属材料的应用金属材料具有良好的导电性、导热性和塑性等特点,广泛应用于各个领域。
例如,铁、铝等金属材料被广泛用于制造建筑材料、机械零件和家电等产品。
2. 陶瓷材料的应用陶瓷材料具有优异的耐高温、耐腐蚀性和绝缘性能,被广泛应用于建筑、航空航天和电子等领域。
例如,高铝瓷在航天器上用作热隔热材料。
3. 聚合物材料的应用聚合物材料是由大量重复单元组成的大分子化合物,具有良好的可塑性和耐寒性等特点。
聚合物材料被广泛应用于塑料制品、纺织品和涂料等行业。
4. 复合材料的应用复合材料是由两种或更多种材料组成的,具有优越的性能和多样化的应用。
例如,碳纤维复合材料在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
三、材料化学的前沿研究方向1. 纳米材料研究纳米材料是指具有纳米级尺寸的材料,其表面积大、界面活性高、量子效应显著。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质,正在被广泛研究和应用。
2. 可持续材料研究可持续材料是指在生产、使用和废弃过程中对环境影响较小且可回收再利用的材料。
材料化学英语材料化学是一门研究材料的组成、结构、性质和制备方法等方面的学科。
随着现代科技的不断发展,材料化学的研究也变得越来越重要。
在这个领域中,英语作为一种国际语言,扮演着非常重要的角色。
本文将介绍材料化学中常用的英语词汇和表达方式。
一、基础词汇1. Material:材料2. Chemical:化学的3. Compound:化合物4. Element:元素5. Structure:结构6. Property:性质7. Preparation:制备8. Synthesis:合成9. Characterization:表征10. Analysis:分析11. Reaction:反应12. Catalyst:催化剂13. Semiconductor:半导体14. Polymer:聚合物15. Nanomaterial:纳米材料16. Composite:复合材料17. Alloy:合金18. Ceramic:陶瓷19. Glass:玻璃20. Metal:金属二、常用表达方式1. 结构描述(1) The crystal structure of the material was determined by X-ray diffraction.(2) The material has a layered structure.(3) The structure of the compound consists of a central metal ion and several ligands.(4) The polymer has a linear chain structure.(5) The composite material is made up of two or more different materials.2. 性质描述(1) The material has good thermal stability.(2) The compound shows excellent conductivity.(3) The element has a high melting point.(4) The polymer has good mechanical properties.(5) The alloy has a high corrosion resistance.3. 制备描述(1) The material was synthesized by a sol-gel method.(2) The compound was prepared by a reaction between A andB.(3) The polymer was made by polymerization of monomers.(4) The nanomaterial was synthesized by a bottom-up approach.(5) The composite was fabricated by a combination of different techniques.4. 表征描述(1) The material was characterized by SEM, TEM, XRD and FTIR.(2) The compound was identified by NMR and IR spectroscopy.(3) The polymer was characterized by DSC and TGA.(4) The nanomaterial was characterized by AFM and STM.(5) The composite was characterized by mechanical testing and thermal analysis.5. 反应描述(1) The material reacts with oxygen to form oxide.(2) The compound undergoes a redox reaction with H2.(3) The element reacts with halogen to form a salt.(4) The polymer undergoes a crosslinking reaction.(5) The alloy reacts with acid to form a salt and hydrogen gas.三、总结本文介绍了材料化学中常用的英语词汇和表达方式,包括基础词汇和常用表达方式。
材料化学就业方向
材料化学是一门研究材料的结构、性质和性能的学科,因此在就业方向上有很多选择。
以下是材料化学专业的就业方向的一些常见岗位:
1. 材料研发工程师:负责开发新材料,改善传统材料的性能,并进行相关实验和测试,为产品的应用提供技术支持。
2. 材料工程师:设计和开发材料生产过程,优化工艺参数,提高材料的质量和产量,并解决生产中的问题。
3. 材料分析师:利用各种分析技术如光谱分析、电子显微镜等对材料进行分析,评估材料的结构、性质和性能,并为研发和生产提供数据支持。
4. 材料测试工程师:负责对材料进行物理、化学、机械等各种性能测试,并根据测试结果提出相应的改进措施。
5. 材料应用工程师:根据产品需求选择合适的材料,进行材料的设计和应用研究,提高产品的性能和竞争力。
6. 材料销售工程师:负责向客户介绍和推广公司的材料产品,了解客户需求并提供技术支持,进行销售工作。
7. 材料管理工程师:负责材料采购、运输、储存和库存管理,确保供应链的畅通,并管理材料成本和质量。
8. 材料项目经理:负责材料项目的组织和管理,包括项目计划、执行和控制,确保项目按时、按质量完成。
除了以上常见的岗位外,材料化学专业的毕业生还可以选择继续深造,攻读硕士、博士学位,从事科研或教学工作。
他们也可以选择进入相关行业的管理岗位,如材料供应链管理、质量管理等。
总的来说,材料化学专业的就业方向广泛,涵盖了材料研发、生产、应用等多个领域,毕业生可以根据自己的兴趣和专长选择适合自己的岗位,发展自己的职业生涯。
材料化学专业介绍材料化学是一门研究材料在原子、分子、结构、物性和化学反应等方面的学科。
它是理论和实验的结合,在材料科学的背景下,它也结合了物理、化学、物理化学和分析化学。
它的宗旨是发现和开发新的材料并利用它们制作或改进现有的产品。
此外,材料化学的研究也对改善社会环境有重要的贡献。
材料化学主要研究四大方面:高分子化学,无机物化学,物理化学和分析化学。
高分子化学研究合成高分子材料和其相关可塑性、结构和性能。
此外,高分子化学也涉及到以合成高分子制成的复合材料以及聚合物的固溶体系。
无机物化学主要研究无机物的结构和反应,以及利用它们制造新的材料。
例如,研究和发展玻璃、陶瓷、氧化物和金属的合成和加工,以及基于它们的微纳米材料。
物理化学主要研究材料的性质,例如晶体和纳米材料的物理性质、结构和力学性质,以及材料的表面和界面的物理性质和化学性质。
分析化学研究材料的分析、各种分析技术,以及分析实验室环境中的有毒物质和环境物质。
分析化学有助于研究材料的物理、化学和力学性质,以及材料的结构、性能和表面结构。
材料化学的应用领域十分广泛,与的材料的应用紧密相关。
其中一些常见的应用包括:电子、自动化、航空航天、纳米技术、生物材料和环境材料等。
每种材料都有其特定的性能特征,材料化学使用特定的方法来提高材料的性能和利用率,以便为社会和技术发展做出贡献。
此外,材料化学还可以用于分析、模拟和优化复杂工程系统的性能。
例如,可以根据材料的特性,利用材料化学的原理,来进行精确的预测、设计及优化各种工程系统的性能特征。
材料化学的发展和实践主要是基于研究高分子、无机物,以及物理化学和分析化学等基础知识,具体研究主要包括:材料结构、晶体学、物性测试、制备、模拟、表征、环境保护和材料应用等方面。
未来,材料化学的发展也将为各行各业的技术发展和社会发展作出重要的贡献。
综上所述,材料化学既是一门理论,也是一门实践。
它结合了多学科的理论,有着广泛的应用,同时也可以用于分析和优化工程系统的性能。
材料科学与工程学院 题目:浅谈脱硫石膏晶须研究的现状及应用
院 系:材料科学与工程学院 专 业:材料学 姓 名:王红飞 学 号:2014131015 任课教师:高莉宁 完成时间:2015-01-20 浅谈脱硫石膏晶须研究的现状及应用 王红飞 (材料科学与工程学院,陕西,西安710064)
摘要:烟气脱硫石膏的综合利用,不仅可以减少因堆放脱硫石膏所消耗的资金、占用土地和环境污染,而且可以降低天然石膏的开采量,保护生态环境。以脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须,既能够为生产复合材料的相关产业和部门提供了性能优良的新型材料,也为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新途径。目前,脱硫石膏晶须已在多个领域应用,并取得了较好的效果。
关键词:脱硫石膏;硫酸钙晶须;长径比;强度 1引言 我国是一个以煤炭为主要能源的国家,在能源日趋紧张的今天,虽然水力发电和核发电的比重日益加大,但是我国电力工业把煤作为主能源结构的体系仍然不会改变。如今环境条件日益恶劣,我国向大气排放的二氧化硫90%源于煤的燃烧,目前二氧化硫的处理多使用熟石膏进行吸收,因此,脱硫石膏的利用已成为当前的关键问题。目前,我国每年因酸雨和二氧化硫污染对生态环境的损害和人体健康影响造成的经济损失高达400亿[l]。因此,我国大气污染控制的主要任务是控制烟气脱硫。脱硫石膏是用石灰石–石膏湿法烟气脱硫得到的工业副产品,其纯度高,成份稳定,无放射性。 2006年底全国有400家火力发电厂完成了脱硫项目改造,每年大约有800万t烟气脱硫石膏产出,加上其他行业的烟气脱硫石膏,到2010年底,脱硫石膏的产量达到2000万t。脱硫石膏的堆放不仅要占用大量土地,而且污染环境,如果不能很好处置和综合利用,很可能要超过烟气未脱硫的污染程度[2]。2010年末,全国火电厂烟气脱硫机组总容量约为4500-5000万KW,如其中70%采用湿法脱硫,平均脱硫率90%,则年产脱硫石膏可达760-950万t。但是我国脱硫石膏的开发利用尚处于起步阶段,脱硫石膏的利用成为烟气脱硫企业的重大难题之一。 由于脱硫石膏和天然石膏的成分相近,目前脱硫石膏主要代替天然石膏应用于建筑行业[3]。硫酸钙晶须大多作为复合材料的增强补韧剂,凭借其优异的性能及低廉的价格,在市场上
占有很大的优势[4-5]。以脱硫石膏为原料,采用水热合成法制备硫酸钙晶须,不仅为复合材料 及其相关产业提供性能优良的新型材料提供基础,同时也为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新的途径,环境效益、社会效益和经济效益显著。 2001年,美国烟气脱硫石膏的生产量为25.90万t[6],使用量达7.30万t,比2000年增加了50%,脱硫石膏的利用率达到28.2%,在美国,石膏墙板制造领域脱硫石膏的使用量占了脱硫石膏总使用量的大部分,即占了77.4%。水泥和混凝土占了脱硫石膏其它用途的大部分。农业方面的用途仅占脱硫石膏总用量的1.5%。然而脱硫石膏在农业上的应用潜力要超过它在石膏墙板上的应用。未来几年,美国的脱硫石膏利用率会得到提高,将进一步取代天然石膏用于生产石膏板,以保护天然石膏资源。 在欧洲,特别是在德国烟气脱硫方面起步很早[7],非常重视对脱硫石膏的再利用。1989年,德国脱硫石膏产量只有250万t,最近几年己增加到320万t-390万t,几乎所有需要使用石膏的企业都使用了脱硫石膏。其主要用途是建筑制品和水泥缓凝剂。建筑制品主要是纸面石膏板、石膏抹灰和纤维石膏板。 日本是利用脱硫石膏最多的国家。因为日本天然石膏资源僵乏,所以很重视这方面的研究。1975年以前,日本所利用的化学石膏中88%为磷石膏。1975年以后脱硫石膏的利用率逐年上升,目前脱硫石膏的应用比例己超过磷石膏,其主要的用途是建筑制品和水泥缓凝剂。2001年,日本脱硫石膏的生产量为170万t,消费量150万t,日本脱硫石膏的利用率为88.24%。 2001年,加拿大脱硫石膏的产生量和消费量都是50万t,脱硫石膏的利用率为100%。脱硫石膏的主要用于生产石膏板。 目前,国内燃煤电厂二氧化硫污染防治的主体技术是湿式“石灰石–石膏法[8]”,该方法是以石灰石为脱硫剂,通过向吸收塔内喷入吸收剂浆液,使其与烟气充分接触混合,在鼓入的强氧化空气的作用下,烟气中的SO2与浆液中的Ca(OH)2反应生成石膏。而且l t的SO2能产生2.7 t脱硫石膏,随着SO2排放量的增加,脱硫石膏的产量也在逐年增长。如果脱硫石膏不能被有效利用,不仅占用土地,且污染地下水源。 我国目前每年排放的脱硫石膏在200万t以上,综合利用率较低,不仅占用了大量土地,而且浪费资源,污染环境。国内脱硫石膏产生历史较短,综合利用也刚刚起步,对其应用价值和市场竞争力普遍认识不够。现阶段,我国脱硫石膏的应用领域还比较窄,主要应用于水泥行业。实现脱硫石膏高附加值的利用,对我国脱硫石膏的再利用极为必要。所以,如以脱硫石膏制备硫酸钙晶须,不仅可以扩展其应用领域,而且可以达到提高脱硫石膏高附加值的目的。 2脱硫石膏晶须的研究现状 晶须是在可控制条件下,以单晶形式生长出的一种短纤维,它具有均匀的横截面,完整的外形及高度完善的内部结构,在结晶时,高度有序的原子排列结构、容纳不下空洞、位错等结构缺陷,从而形成基本完整的晶体,使之成为一种力学性能优异的新型复合材料的补强剂。产品的外观质量优良[9]。
2.1晶须概述 无机晶须作为一种新型的增强材料,具有高强度、耐热、耐磨、防腐蚀、导电、绝缘、减振、阻尼、吸波和阻燃等许多特殊的优点和功能。被广泛应用于热固性树脂、热塑性树脂和橡胶等聚合物中,能制造出高性能的工程塑料、胶粘剂和涂料等,可应用环境工程[10-11]。有研究者[12]提出,将无机晶须填充到聚合物中,有可能获得真正意义上的聚合物晶须复合物,这种新型的复合物,可以将无机晶须的刚性、长度稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性相结合,有望制造出高新技术所需的材料,扩大现有高分子材料的应用范围。目前,制得的无机晶须有氧化锌晶须、硼酸镁晶须、碳酸钙晶须、碳化硅晶须。
2.2硫酸钙晶须结构特征及性能 硫酸钙晶须(Caleium Sulfate Whisker简称为CSW)又叫石膏晶须,它是硫酸钙的纤维状单晶体,有无水、半水和二水硫酸钙晶须。硫酸钙晶须具有均匀的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸,其平均长径比一般为50-80。硫酸钙晶须与其它短纤维相比,具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强等优点,而且价格在晶须中最低,仅为碳化硅等晶须的1/200-1/300,有其它晶须无可比拟的价格优势,市场前景较大。另外,硫酸钙晶须由于完美的单晶结构,其强度很大,可用作中等强度的增强剂。硫酸钙晶须可提高复合材料的抗拉强度、弯曲强度、弹性率和热变形温度,使成型收缩率降低,表面光洁度提高,所以硫酸钙晶须制品在汽车、机械制造、电子仪器仪表和航空航天等工业领域具有广阔的发展空间。 自从1948年美国贝尔电话公司首次发现晶须,近年来国内外的许多学者都进行了硫酸钙晶须的研究。王力等[13]以天然石膏为原料,MgCl2·6H20为晶须助长剂,用水热法合成出硫酸钙晶须,所得硫酸钙晶须的长径比为50~60, 且产品形貌均一,生石膏转化率高。中科院青海盐湖所李胜利等[14]利用当地丰富的石膏资源制备出的硫酸钙晶须纯度在98%以上。其最佳工艺条件为:固液质量比为1﹕5,反应压力0.16~0.20MPa,反应时间已成为0.75~8h。 主要成分为氢氧化钙的电石渣也被用于水热合成硫酸钙晶须。吕钢等[15]利用电石渣制备出硫酸钙晶须,其长度达80~250μm,直径1~4 μm,平均长径比95~110。其制备方法为先用盐酸对电石渣进行预处理除杂,然后与硫酸反应生成石膏,石膏经处理后置于高压釜内,在饱和水蒸气压环境中养护数小时,再经洗涤、干燥得硫酸钙晶须。该石膏蒸汽养护过程中最佳条件为料浆浓度10% 、温度120~126 ℃、压力0.12 ~0.14 MPa、料浆初始pH值控制在5。 另外,肖楚民等[16]用海盐卤渣,厉伟光等[17]用柠檬酸渣,陈学玺等[18]用磷石膏,张连红等[19]用盐泥分别合成了硫酸钙晶须,且合成晶须品质较高,实现了废弃物的再次高附加值利用。 2009年以来,陆续有学者对利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须进行研究和探索。东北大学邓志银等[20]以脱硫石膏为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须,制备出纯度较高的硫酸钙晶须,长径比最大可达75.78。 袁致涛等[21]制备出超细硫酸钙晶须,制备出了平均直径为0.19μm,长径比为98的超细硫酸钙晶须产品。而且邓志银等[22]还探讨了不同固液比和原料粒度对硫酸钙晶须生长行为的影响。王泽红pH值对硫酸钙晶须直径的影响[23],邓志银pH值对脱硫石膏晶须生长行为的影响[24]。此外,还有一些学者对硫酸钙的溶解度进行了研究,如鲍智江等硫酸钙在调和液中的溶解度[25]。何伟等硫酸钙在Ca-Mg-K-Cl-H2O体系转化过程中溶解度研究[26]。Guan等[27]也研究了 Mg2+对该溶液体系中石膏成核时间、成核速率和产物形貌的影响。
2.3添加剂对硫酸钙晶须结晶的影响 添加剂的作用效果与溶液中的过饱和度以及添加剂的种类和用量等因素有关。随着添加剂用量的增加,晶体的生长速率减小,从而对晶体的生长抑制作用增强。由于晶体生长的各向异性,添加剂在晶体的不同晶面上发生选择性达吸附,但是晶体的选择性吸附具有饱和性,即当溶液中的添加剂超过一定的浓度后,它对晶体生长的遏制作用不再随着添加剂浓度的增大而增强。
近几年不断有学者对添加剂的作用进行研究晶形助长剂对磷石膏制硫酸钙晶须性能的影响,杨林等[28]以磷石膏为原料研究了添加剂氯化镁、十二烷基磺酸钠、硫酸铝对硫酸钙晶须的影响,最优的晶型助长剂为氯化镁。王力等[13]以天然石膏为原料,MgCl2·6H20为晶须助长剂,用水热法合成出硫酸钙晶须,所得硫酸钙晶须的长径比为50~60,且产品形貌均一,生石膏转化率高。何花等[29]以磷石膏为原料对添加剂氯化镁、丙三醇、丙三醇/无水乙醇、丙三醇/硬脂酸进行了研究,V(无水乙醇)/ V(丙三醇)=0.8时,硫酸钙晶须的产率为96 %,长径比达90;m(硬脂酸)/m(磷石膏)=2%时,硫酸钙晶须的产率为94 %,长径比达75。
硫酸钙晶须的制备原料以天然石膏为主[29-32],近年来许多学者关于用脱硫石膏制备硫酸钙