结晶技术的研究进展及应用

RDX 、HMX 及CL⁃20晶体的高温高压相变研究进展郜婵1，孙晓宇2，梁文韬2，李相东2，张洋2，代如成1，王中平1，张增明1，2（1.中国科学技术大学物理实验中心，安徽合肥230026；2.中国科学技术大学物理系，安徽合肥230026）摘要：环三亚甲基三硝胺（RDX ）、环四亚甲基四硝胺（HMX ）和六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‑20）三种多晶型含能材料在高压/高温高压下具有丰富的相变行为及相变特征，本文总结了三种炸药在不同压力环境下的相变路径、部分相结构及p ‑T 相图，为含能材料的爆轰行为和理论研究工作提供参考。

根据目前的研究现状，发现在较复杂的相变研究上仍存在分歧，大部分高压相的结构还不明确，p ‑T 相图不够完善，相变理论的研究也存在明显不足。

指出探索含能材料的不同晶型间转化机理和获取更多相结构信息将是未来的重点研究方向。

关键词：高温高压；含能材料；相变；相图中图分类号：TJ03；O52；O76文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20200881引言作为爆轰材料和燃料，固体含能材料在国防科技应用中起着重要作用。

炸药在加工、储存、运输及使用过程中，通常会受到高温、高压、撞击及冲击波等极端条件的刺激，炸药爆炸过程中也会产生高温高压，这些极端条件的刺激使炸药晶体产生一系列的相变［1-7］或化学反应［8-9］。

而炸药晶型的转变会直接导致其晶胞体积、晶体密度、化学稳定性等的改变，进而影响炸药的能量和感度［1-2，8，10］。

因此，研究高温高压条件下含能材料晶体结构的演变行为，对精密武器的设计、炸药的贮存及安全性评估有着十分重要的意义。

含能材料的爆轰是一个极为复杂的物理化学过程，可以在极短时间内产生较高的温度和压力环境。

但是由于实验技术的限制，难以获得爆轰过程中的相变及化学反应的细节［11-13］。

开展含能材料的静态高温高压实验，可以从实验上定性甚至定量地研究相关过程及可能机制，为深入理解爆轰过程中物理和化学变化提供参考。

新型分离技术的研究进展分离技术作为化学、制药、材料科学等领域中最为重要的技术之一，一直以来都受到广泛关注。

在过去的几十年中，各种新型的分离技术不断涌现，极大地提高了产品的纯度和品质。

本文将探讨目前新型分离技术研究的最新进展。

I. 传统分离技术的缺陷在传统的分离技术中，传统溶剂萃取、膜分离、结晶分离技术等是常用的分离方法。

但是这些方法也有着很多的缺陷。

例如：(1) 使用易燃、易挥发的有机溶剂可能会引起安全隐患，且污染环境。

(2) 传统膜分离技术的膜通常寿命较短，容易受到受污染的影响从而降低分离效果。

(3) 结晶分离技术必须要求物质有结晶性，而且耗时较长。

这些缺陷都对传统分离技术的应用产生了很大的制约。

II. 近年来，一些全新的分离技术出现了，它们正在逐渐取代传统的分离技术，成为应用领域的新宠。

目前，新型分离技术主要包括：(1) 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是利用超临界流体优异的溶解性能进行分离的一种新型技术。

它主要利用压力和温度对气态或液态物质进行临界点之上的处理，使其成为具有高扩散能力的超临界流态物质，并使其保持临界点以上的特异性质。

超临界流体萃取技术的主要特点是：无毒、无污染、高效率、易于操作。

与其他技术相比，它具有化学可控性好、分离效果高等优点。

在某些领域，如材料科学、化学工程等领域，已经被广泛应用。

例如，将它应用于石油提炼可大大降低污染和能源消耗。

(2) 嵌段共聚物膜分离技术嵌段共聚物膜分离技术是一种可控结构的膜，它在表面上具有多种特定的化学官能团。

这种结构在分离过程中能够选择性地吸附一些物质，达到分离效果。

该技术的优点是反应时间短、效率高、选择性好，并且可以在极端条件下工作，如高温、高浓度、高压等环境下。

该技术已经在水处理、有机物质回收等领域中被广泛应用。

(3) 金属有机骨架材料分离技术金属有机骨架材料是一种由有机配体与中心金属离子桥接形成的多孔材料。

它的优点是具有大孔径、大比表面积、氨基、羧基等基团，并具有很好的化学可控性。

药物晶型在药物研究中的应用进展张文君，李东辉，吕春艳,陈泳霖，李想(哈尔滨商业大学药学院，黑龙江哈尔滨150076)摘要：药物晶型决定药物的安全性、临床有效性和质量可控性，已经成为国内外药学研究领域的热点问题。

在药物晶型研究过程中，采用高效的晶型制备方法以获得理想的药物晶型，是药物研发的重要内容；采取适宜的晶型检测方法对晶型药物进行准确的检测评价，对于保证药物制剂质量至关重要；药物的多晶型在限制了药物在临床上的应用的同时,也使药物在临床上的应用更具有选择性。

本文针对药物多晶型的制备方法、评价方法及其在临床上的应用进行综述，为药物晶型的研发提供参考。

关键词：药物多晶型；制备;检测方法;临床应用中图分类号：R914文献标识码：A文章编号:2095-5375(2021)04-0266-006doi：10.13506/ki.jpr.2021.04.014Application progress of drug crystal forms in drug researchZH4NG肛e^/un Donghui Chunyan,CHEN Yonglin,Z/Xiang(School of Pharmacy,Harbin University of Commerce,Harbin150076,China)Abstract:Drug crystal determines the safety, clinical effectiveness and quality control of drugs,which has become a hot issue in the field of pharmaceutical research at home and abroad.In the research process of drug crystal form,the use of effi­cient crystal form preparation Methods to obtain the ideal drug crystal form is an important part of drug research and devel­opment.It is very important to take appropriate crystal form detection method to accurately detect and evaluate crystal form drug to ensure the quality of drug preparation.Although the polymorphism of the drug restricts the clinical application of the drug,it also makes the clinical application of the drug more selective.In this paper,the preparation methods,evaluation Methods and clinical application of drug polymorphic forms were reviewed,which can provide reference for the research and development of drug polymorphic forms.Key words:Polymorphic drugs;Preparation;Detection method;Clinical application多晶型的概念最早由McCrone在1965年提出［1］。

膜蒸馏-结晶技术及在海水制盐中的应用
曹冬梅;张雨山;高春娟;骆碧君;武海虹
【期刊名称】《盐业与化工》
【年(卷),期】2012(041)006
【摘要】膜蒸馏-结晶技术是近几年来发展迅速的一种新兴分离净化技术.文章综述了该技术在废水处理、溶质回收及盐水分离等方面的应用研究进展.根据我国沿海地区土地资源紧张、水资源短缺的现状和近岸海域环境保护的迫切需求,探讨了利用膜蒸馏-结晶技术对苦卤和海水淡化副产浓海水浓缩利用的可行性.
【总页数】5页(P37-41)
【作者】曹冬梅;张雨山;高春娟;骆碧君;武海虹
【作者单位】国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192;国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192;国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192;国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192;国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.膜蒸馏-结晶耦合技术在卤水镁盐分离过程中的应用研究 [J], 牛辉哲;张志强;毕秋艳;李小松;蒋南洋
2.海水淡化浓海水制盐技术推进与规模化生产研究 [J], 余国定;林志明;
3.用中性网络模型控制工业结晶罐的结晶粒径：制盐工业自动化技术（4） [J], 梁尊山
4.用中性网络模型控制盐结晶粒径：制盐工艺自动化技术（Ⅲ） [J], 梁尊山
5.膜蒸馏结晶技术研究进展 [J], 陈雨王飞;宋晓梅;苑志华;周婷婷
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硫酸钙晶须的制备及应用研究进展因硫酸钙晶须有许多优良性能，可用于塑料，橡胶，涂料等行业中。

硫酸钙晶须有较好的应用前景，故对硫酸钙晶须的制备及应用进行研究具有较高的价值。

本文对硫酸钙晶须的制备方法及应用做了概述。

标签：硫酸钙晶须;制备方法;应用硫酸钙晶须（CSW）是一种绿色环保无机材料。

无水晶须可在1000℃以上使用，因而无水的CSW具有高的使用价值和极高的强度。

[1]硫酸钙晶须的抗拉强度和弹性模量极高，有耐高温、高韧性、和橡胶等聚合物有较强的亲和力等优点，可用于橡胶、涂料、造纸等行业。

[2]CSW的应用前景广阔。

一、硫酸钙晶须的制备水热法水热法是用二水硫酸钙制得的悬浮液，放入高压釜中，在高温高压的环境下制得硫酸钙晶须。

Sichao Hou[3]等人研究结果表明：Mg2+对硫酸钙晶须一维方向生长有促进作用，形成的晶须长径比高。

在MgCl2浓度为1.9710-3mol/L时，CSW的长径比范围50-400。

常压酸化法除了水热法，制备CSW常用的另一种方法便是常压酸化法。

Hongjuan Sun[4]等人以烟气脱硫石膏为原料，用常压酸化法制备CSW。

研究酸浸温度和盐酸浓度对硫酸钙晶须形貌的影响。

结果表明：酸浸温度70℃，盐酸浓度3.7mol/L，制备的CSW纯度和白度均高。

CSW长径比范围在25～80。

二、硫酸钙晶须的应用硫酸钙晶须在沥青中的应用李利勤[5]等人研究结果表明：加入硫酸钙晶须的沥青的高温稳定性随硫酸钙晶须的掺量增加而逐步增大。

Taotao Fan[6]等人研究结果表明，两种CSW均能增强沥青混合料的抗车辙性能，且沥青混合料的高温性能随加入的硫酸钙晶须的含量增加而增加。

与半水硫酸钙晶须相比，无水硫酸钙晶须对沥青混合料高温性能具有更大的影响。

此外，无水硫酸钙晶须改性沥青的热稳定性优于半水硫酸钙晶须改性沥青。

硫酸钙晶须在复合材料中的应用硫酸钙晶须可提高聚丙烯（PP）的结晶性能与力学性能，添加适量的CSW 可使PP的弯曲模量、拉伸强度增加。

蒸发结晶摘要：蒸发结晶操作是化工生产最常见的单元操作之一，它通过加热的方式，蒸发去除溶液中的溶剂(通常为水)，而使其中某些化学溶质结晶，从而实现物质间的分离，达到提纯化学物质和获得化学产品的目的。

本文介绍蒸发结晶的发展、原理、技术以及它的广泛应用，并阐述蒸发结晶的发展前景。

关键词：蒸发结晶；原理；结晶Evaporation CrystallizationAbstract：Evaporative crystallization operation is one of the most common chemical production unit operations, which by way of heating, the solution was evaporated to remove the solvent (typically water), leaving some of the chemical solute crystallization, in order to achieve separation between substances, to achieve purification the purpose of chemicals and chemical products obtained. This article describes the development of evaporation and crystallization, theory, technology, and its wide application, and describes the development prospects of evaporation and crystallization.Key words: Evaporation crystallization; principle;Crystallization1结晶的发展人类对晶体的认识是从具有规则外形的矿物岩石开始的。

蛋白质结晶方法的研究进展刘四化;王倩倩;肖良;张黎明【摘要】蛋白质结晶是蛋白质分子从过饱和溶液中析出形成晶体的过程,结晶是蛋白质结构生物学研究的基础,也是主要的技术难点.本丈总结了常用的蛋白质结晶方法,介绍了近年来蛋白质结晶相关的新技术和新策略.【期刊名称】《中国生化药物杂志》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】3页(P405-407)【关键词】蛋白质结晶;蒸汽扩散;籽晶技术;多孔材料;化学修饰【作者】刘四化;王倩倩;肖良;张黎明【作者单位】第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433【正文语种】中文【中图分类】TQ464.7蛋白质结晶即蛋白质分子从过饱和的溶液中析出形成晶体。

结晶的过程是蛋白质分子相变的过程，分为晶核形成和晶体生长两个阶段。

伴随着晶核的形成，溶液中蛋白质的浓度逐渐降低，推动体系向相对稳定的区域转变，该区域晶体长大而晶核数量不再增加［1］。

晶核可以由均相成核或非均相成核两种过程形成［2-3］，同时晶体的生长过程首先是处于过饱和临界点的溶液体系中溶质分子聚集在一起，其次是这些溶质分子从无序集群到有序结构的重组过程。

大部分蛋白分子的结晶过程都遵循这一规律［4］。

蛋白质结晶是结构生物学研究的主要难点。

尽管高通量结构基因组学的出现简化了目标蛋白质的表达、纯化、结晶以及数据的收集过程，但仍然只有少量蛋白质能生成满足衍射要求的单晶［5］，这从侧面反映了获取蛋白质优质单晶的困难程度。

迄今为止，除已有大量经验积累外，还没有发现蛋白质的结晶条件与其结构之间有明显的相关性，也没有任何一套实验系统或理论能保证优良蛋白质晶体的产生和生长。

本文总结了传统的结晶方法，同时介绍了蛋白质结晶相关的新技术和新策略，相信对蛋白质药物的应用研究会有一定启发。

氢氧化镁阻燃剂及其结晶机理的研究进展陈敏;刘志启;李丽娟【摘要】我国是镁资源大国,西部的盐湖镁资源尤为丰富,如何合理的利用盐湖镁资源,已成为制约盐湖资源向规模化、产业化深度开发的阻碍.本文综述了近几年氢氧化镁阻燃剂的制备及其结晶理论研究的最新进展;展望了氢氧化镁阻燃领域的发展方向及其工业化过程中急需解决的关键问题.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2010(038)007【总页数】3页(P17-19)【关键词】氢氧化镁;阻燃剂;制备;机理【作者】陈敏;刘志启;李丽娟【作者单位】青海省化工设计研究院有限公司工程咨询部,青海,西宁,810008;中国科学院青海盐湖研究所,中国科学院盐湖资源与化学重点实验室,青海,西宁,810008;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院青海盐湖研究所,中国科学院盐湖资源与化学重点实验室,青海,西宁,810008【正文语种】中文我国是镁资源大国,其中西部的盐湖镁资源尤为丰富[1-2].盐湖镁资源以品位高,储量大著称于世,但是由于技术、气候等因素的制约,镁资源利用率却不足2%,在开发其它盐湖资源过程中大量镁资源被作为废弃物排放,不仅造成镁资源的严重浪费,还在一定程度上破坏了盐湖资源结构,影响盐湖资源的可持续开发和利用[3].如何合理的利用盐湖镁资源,使盐湖镁资源实现大规模产业化开发,这已成为制约盐湖资源向规模化、产业化深度开发发展的"瓶颈".随着国内外塑料、橡胶、纤维、建材等行业的快速发展及消防、环保对阻燃剂安全、无毒、无害、低污染等方面的要求不断提高,阻燃剂工业正朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化的方向发展[4-5],阻燃剂已成为仅次于增塑剂的第二大高分子材料助剂.作为重要的无机阻燃剂产品,氢氧化镁由于环境友好、阻燃性能强而备受人们青睐[6-7].氢氧化镁与同类无机阻燃剂相比,具有良好的填充性能、安全无毒、性能稳定、产品生产成本低,在生产、使用和废弃的过程中均不含有毒物质,而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体等优点[8-9],已在天然和合成高分子材料中以及工业生产和人们的日常生活中得到越来越广泛的应用.因此利用盐湖镁盐生产各种镁系化合物,积极投入研究开发氢氧化镁系列产品生产新工艺,开发出具有高附加值及工业应用前景的功能材料-氢氧化镁阻燃剂,这对发展地方经济,改善盐湖资源的综合利用,提升国产氢氧化镁阻燃剂在国际市场上的竞争力具有深远的意义.2008年国家科技部将氢氧化镁阻燃剂项目列入国家科技支撑计划项目,2009年已正式立项,计划在柴达木循环经济园建成年1万吨高纯超细阻燃剂氢氧化镁生产线.因此,我们在大规模生产氢氧化镁阻燃剂的同时,研究和开发具有我国自主知识产权的超细细氢氧化镁阻燃剂生产技术具有十分重要的意义.氢氧化镁是一种表面极性很强的无机化合物,晶体表面带有正电荷,具有亲水疏油的性质,晶粒间趋于二次团聚[10],作为阻燃剂添加到聚合物中时,在聚合物中的分散性和相容性较差,颗粒表面与聚合物之间的界面形成空隙,影响复合材料的加工性能和机械性能[6,11].为了使氢氧化镁更好地用于高分子材料的阻燃,国内外许多研究机构对其进行了系统研究,并相继开发了许多不同性能的氢氧化镁阻燃剂产品.目前生产氢氧化镁的方法主要有两种[12-13]:一是水镁石直接粉碎法;二是含镁原料反应转化法.后者主要原料为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氟化镁等[14-19],制备方法包括直接沉淀法[20-21]、溶胶凝胶法[22]、水热法[16,23]、微波法[24-25]、沉淀-共沸蒸馏法[26]等.由于特殊形貌及粒度分布均匀的氢氧化镁添加到高分子材料中可以明显提高复合材料的阻燃性能和机械性能[11,27],所以人们在制备氢氧化镁阻燃剂的同时,研究内容都主要集中在粒子的超细化及制备特殊形貌的氢氧化镁阻燃剂. 在高分子材料的加工温度下,氢氧化镁的都是以颗粒状存在于体系中,一般而言,填充量相当时,氢氧化镁的粒子越细,其分散越均匀,阻燃效果越明显,对材料物理力学性能的负面影响越小,甚至还会起到刚性粒子增塑增强的效果[28].郭笑荣[29]等用螺旋通道型旋转床,考察了加料方式对产品分散性的影响及氨镁摩尔比对产品形貌的影响,采用超重力法制备了分散均匀、平均粒径为0.7μm的片状超细氢氧化镁.许楠[14]等探讨了白云石碳化法制备纳米级氢氧化镁的工艺条件,研究了沉淀剂、反应温度对纳米级氢氧化镁形貌的影响,以及表面活性剂对纳米级氢氧化镁分散性的影响,制备出了粒径为10 ～20nm的氢氧化镁产品.孙永明[30]等以氨水为沉淀剂与氯化镁反应,直接沉淀法制备氢氧化镁,研究了反应温度、反应时间、镁离子初始浓度、原料配比对产品粒径和形貌的影响,制备出了粒径为150nm 的片状氢氧化镁粉体.Xu[31]等以盐卤和氨水为沉淀剂在反应温度为55℃条件下制备出了平均粒径为230nm分散性良好的纳米片状氢氧化镁.Wu[19]在用直接沉淀法制备氢氧化镁,研究发现当对所得产品进行表面改性时,可以降低氢氧化镁的二次团聚,制得单分散氢氧化镁产品.Jiang[18]等用氢氧化钠和氯化镁为原料,研究了乙醇和尿素对氢氧化镁产品纯度的影响,合成了粒径为200nm的片状氢氧化镁.综合上述报道,人们已经利用不同原料,采用不同方法制备出了不同粒度分布的氢氧化镁产品,但是这些工作主要集中在制备方法和工艺条件对氢氧化镁粒度分布的影响上,对氢氧化镁结晶动力学和机理方面则研究较少.由于特殊形貌氢氧化镁有着独特的性质,制备特殊形貌的氢氧化镁一直都是氢氧化镁阻燃剂研究领域最活跃的研究课题之一.研究者为了获取特殊形态的目标产物,通常将常温合成的氢氧化镁进行水热改性,在特定的条件下使氢氧化镁重新结晶来改变晶体的结构和形态[16,32].目前文献报道的实验合成的氢氧化镁形貌主要为六角片状、纤维状、针状、棒状、花状等几种形态.球形氢氧化镁也有报道[33],但是从实验结果来看并不是真正意义上的球形,称为花状最为合适.Lv[34]等研究了以化学纯氯化镁为原料,采用稀氨水为沉淀剂,经低温沉淀、升温陈化,分别制得了片状、棒状和纤维状三种形态的氢氧化镁粉体.胡章文[35]用蛇纹石酸浸滤液提镁利用表面活性剂在固/液界面的双亲性,制备了针状纳米氢氧化镁. Yunliang[36]等在搅拌条件下,将一定量氢氧化钙粉末缓慢加入到氯化镁溶液中,置于45℃水浴中,得到悬浊液,烘干后分别加入一定量、体积比为3:1的乙醇水溶液和氢氧化钠溶液,62℃恒温搅拌3h,得到氢氧化镁晶须.龙旭[37]等利用PVP高分子在溶液中的一维聚集特点,在PVP/乙二醇溶液体系中形成一维纳米胶束结构,并利用该胶束结构作为纳米功能材料的软模板,用低温回流法合成了多晶、长径比较高的一维氢氧化钠纳米丝和纳米棒.虽然许多研究者已经通过不同的方法制备出了不同形态的氢氧化镁阻燃剂,并对如何控制反应沉淀过程的粒度和粒度分布做了一定的研究,但是对影响目标产品的粒径、粒度分布及形貌本质的定量关系还未搞清楚.在反应沉淀法制备氢氧化镁颗粒过程中,化学反应速度很快,产生很高的过饱和度,成核速率极快,其诱导期为毫秒级,而颗粒生长速率相对很慢,最终颗粒的粒度分布和形态取决于成核过程.目前有关阻燃剂氢氧化镁的研究还是集中在形貌及影响粒度分布的工艺参数上,对氢氧化镁结晶机理、结晶动力学以及结晶过程的动态模拟的研究则相对较少.向兰[16,32]从负离子配位多面体模型出发,提出了氢氧化镁的晶体生长基元为Mg(OH)64-八面体的观点,并且Mg(OH) 64-八面体的共棱连接方式决定了氢氧化镁的结晶习性.向兰提出的观点在认识氢氧化镁晶体的生长基元上是一个大的突破,但是并没有解释哪些条件是影响氢氧化镁晶体形态的主要因素以及这些因素是如何让生长基元定向排列的.任庆利[38]等研究了热液环境下氢氧化镁结晶形态形成机理,根据负离子多面体配位生长理论,构造了氢氧化镁的生长基元,计算了相应于不同维数和多重数n的水镁石生长基元稳定能,计算结果发现氢氧化镁的生长基元稳定能在1维方向(nX1X1),随着n值的增大而较快地增长,而二维方向生长基元稳定能为负值,这说明氢氧化镁晶体是在1维方向优先生长,形成氢氧化镁针状或纤维状结晶形态.该结果很好的解释了天然纤维状水镁石的形成原因,但是不能解释其它形态氢氧化镁的稳定存在,因此不具有普适性.王伟[33]等以纯度为99.5%的硫酸镁与氨水反应,在控制反应液pH值的条件下,制备了花球状氢氧化镁粉体,并对该实验条件下氢氧化镁的晶体生长动力学进行了研究,该研究只研究了反应时间对氢氧化镁回收率和晶体平均粒径的影响,得出了氢氧化镁回收率和晶体平均粒径随反应时间的延长表现出指数增长的趋势,该研究相对简单,并没有研究其它因素对氢氧化镁形貌和粒度分布的影响程度,得到的动力学方程具有一定的局限性.我国有着丰富的镁资源,氢氧化镁阻燃剂又有着广阔的市场应用前景,氢氧化镁裸粉的实验室合成已进行了广泛的研究,研究者已经通过不同的方法合成出了不同形状和不同尺寸的氢氧化镁阻燃剂,但是工业化放大研究则还相对较少,目前氢氧化镁阻燃剂产业化过程中还存在一些问题需要解决.对于氢氧化镁合成过程中结晶机理的研究,研究者也开展了研究工作,但是这些研究还不能解决和解释实验过程中的一些现象及工业化生产中的一些关键技术难题.因此,在已有工作基础上以后应深入进行工业化生产过程中的工程技术研究,重点解决产业过程中的一些关键技术难题,简化工艺降低生产成本;深入开展氢氧化镁结晶机理的研究,并对其结晶过程进行动态模拟,实现产-学-研的有力结合,达到用理论指导实践的目的,从而推动该产业的进一步发展.【相关文献】[1] 袁瑞强,程芳琴.我国盐湖资源综合利用的探讨[J].盐湖研究, 2008,16(01):67-72.[2] 郑绵平,卜令忠.盐湖资源的合理开发与综合利用[J].矿产保护与利用,2009(01):17-22.[3] 马培华.科学开发我国的盐湖资源[J].化学进展,2009,21(11): 2349-2357.[4] 王健,于文杰,等.氢氧化镁阻燃剂的研究进展[J].化学推进剂与高分子材,2009,7(04):5-9.[5] Lu,S.-Y,I.Hamerton.Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers[J].Progress in Polymer Sci2 ence,2002,27(8):1661-1712.[6] Hippi,U.,J.Mattila,et patibilization of polyethylene/alumi2numhydroxide(PE/ATH)and polyethylene/magnesium hydroxide (PE/MH)composites with functionalized polyethylenes.Polymer, 2003,44(4):1193-1201.[7] Haurie,L.,A.I.Fernández,et al.Thermal stability and flame retar2 dancy of LDPE/EVA blends filled with synthetic hydromagnesite/alu2 minium hydroxide/montmorillonite and magnesium hydroxide/alumin2 ium hydroxide/montmorillonite mixtures[J].Polymer Degradation and Stability,2007,92(6):1082-1087.[8] Shehata,A.B.A new cobalt chelate as flame retardant for polypropyl2 ene filled with magnesium hydroxide[J].PolymerDegradation and Sta2 bility,2004,85(1):577-582.[9] 李征征,李三喜,等.氢氧化镁阻燃剂研究进展[J].塑料科技, 2009,37(04):83-87.[10] Wu J.,H.Yan,et al.Magnesium hydroxide nanoparticles synthesized in water-in-oil microemulsions[J].Journal of Colloid and Interface Science,2008,324(1-2):167-171. 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硫酸钙晶须制备及应用研究进展王露琦;熊道陵;李洋;宗毅;曹雪文;欧阳少波【摘要】The calcium sulfate whiskers(CSW) , made from gypsum mine or desulfurized gypsum, are a kind of industrial by-product. They are sub-nanofibrous materials used as the modifying agents, with good shape, large length-diameter ratio, large specific surface area and uniform cross section. Their wide use is limited by their low yield and poor quality. Their morphology and formation mechanism were focused first in the paper. Following it was the summary of their preparation methods at home and abroad. The research progress of preparation technologies such as atmospheric acidification, hydrothermal synthesis, ion exchange and micro-emulsion were introduced, and their advantages and disadvantages were both analyzed. Finally, their application in the field of material modification and environmental protection was discussed. This paper has an important influence on the further study of the preparation method and formation mechanism of CSW and can provide scientific guidance for its application in the future and comprehensive recycling of mineral resources.%硫酸钙晶须是由石膏矿或工业副产品脱硫石膏制备而得,它是一种形貌完整,长径比大,比表面积大,横截面均匀的亚纳米纤维材料,是一种性能良好的改性剂.但是由于当前制备的硫酸钙晶须产率低,质量差等问题,导致硫酸钙晶须在大范围应用上受到一定的限制.文中着重介绍了硫酸钙晶须的结构形貌特征与形成机理,详细阐述了国内外制备硫酸钙晶须的方法,介绍了常压酸化法、水热合成法、离子交换法、微乳液法等制备工艺的研究进展,分析了不同制备方法的优缺点;同时介绍了硫酸钙晶须在材料改性、环境保护等领域的应用.对深入研究硫酸钙晶须制备及作用机理具有的重要意义,为硫酸钙晶须未来应用以及矿产资源综合回收利用提供了科学性指导.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2018(009)003【总页数】8页(P34-41)【关键词】硫酸钙晶须;机理;制备;应用【作者】王露琦;熊道陵;李洋;宗毅;曹雪文;欧阳少波【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】TF111.3;TG146.27我国石膏矿产资源丰富，现今已探明矿藏资源达576亿t，另外工业副产品脱硫石膏[1]年产量高达1亿t，原料资源丰富，目前我国硫酸钙晶须产量在1万t.硫酸钙晶须由于其独特的结构形貌，广泛应用于新材料、传统材料的改性以及环境工程等领域，国家对其开发利用高度重视.文中详细介绍了硫酸钙晶须生长机理以及目前的提取工艺，指出了现有工艺的不足之处，寻求更适合工业发展的新技术工艺，同时分领域介绍了硫酸钙晶须的应用价值，并指出了硫酸钙晶须在开发利用方面的不足，为国内外学者更加深入、合理开发利用硫酸钙晶须提供了参考与借鉴.1 硫酸钙晶须的结构性质与生长机理1.1 硫酸钙晶须的结构性质硫酸钙晶须是一种形貌完整，长径比大，比表面积大，具有均匀横截面的亚纳米纤维材料，其性质如针形，化学性质稳定[2].目前市面上的硫酸钙晶须主要分为3种：二水硫酸钙晶须[3]、半水硫酸钙晶须[4]、无水硫酸钙晶须[5]，3种不同结构的晶须在常压下具有4种变体，它们之间的关系如图1所示.图1 常压下不同硫酸钙晶须的4种变体Fig.1 Four varieties of different calcium sulfate whiskers under normal pressure由于硫酸钙晶须的独特结构，使其具有强度高、韧性好、耐高温、无毒无害等一系列良好的物化性质[6]，以及其应用[7]，详见表1.1.2 硫酸钙晶须的生长机理材料的性能由材料的结构决定，材料的结构受生产过程的影响，生产过程以生长机理为依托，生长机理的探究是对材料质量、强度、性能及应用潜能的研究.硫酸钙的生长机理从宏观角度讲是硫酸钙在不同环境下“溶解-结晶”的过程；从微观角度讲是硫酸钙晶体外延生长的过程，也就是以晶体基元为载体，向结晶完整的晶相转变的过程.由于硫酸钙晶须形态分二水、半水、无水3种，通过比较分析三者的形貌特征，发现三者的生长过程在机理上略有差异.二水硫酸钙晶须属于单斜晶系，由周期链理论(periodic bond chain)可知，具有四面体的[SO4]和具有八面体的[CaO8]互相连接，形成了二水硫酸钙晶须的轴方向，此方向上是化学键最强的方向，如图2所示.在晶核形成后，沿轴方向的高表面能晶面能吸附更多的成核基元，低表面能的晶面则相反，沿轴方向的高表面能晶面高速生长，其速度远远大于与之垂直的方向[8-10].由晶体生长优胜劣汰规律可知，具有高表面能的晶面在高速生长过程中，晶面逐渐减小直至消失；具有低表面能的晶面随生长的进行而不断延长扩大，最后具有晶须的形貌特征[11].半水与无水硫酸钙晶须的晶体结构同属于六方晶系范畴，如图3所示.其中111晶面主要由钙离子构成，主要吸附正负一价、二价离子，而110晶面主要由硫酸根和钙离子构成，主要通过吸附正离子，以改变110晶面的比表面自由能，抑制晶体生长基团向该面的吸附.111晶面的晶体生长速度远远大于110晶面的晶体生长速度[9].所以在C轴方向上晶体生长速度最快，晶体呈短六棱柱状[12]. 表1 常压下3种不同结构的硫酸钙晶须理化性质Table 1 Physicochemical properties of three different calcium sulfate whiskers under atmospheric pressure注：“/”指相关文献内未有明确载明.性质二水硫酸钙晶须（DH）半水硫酸钙晶须（HH）无水硫酸钙晶须（AH）α半水硫酸钙晶须β半水硫酸钙晶须化学式CaSO4·2H2O CaSO4·1/2H2O CaSO4·1/2H2O CaSO4密度 /（g·cm-3）2.32 2.67～2.73 2.67～2.73 2.69莫氏硬度 2 / / 3溶解度20℃ /（g·L-1） 2.04 小大 2.6晶型单斜晶系六方晶系三角晶系正交晶系晶体形貌针状或棒状短柱状片状 /结晶程度完好完好较差 /应用领域光学材料、化肥、干燥剂、日用化工建材、精密模具、医药载体、3D打印陶瓷模具、石膏板、塑模面粉处理、涂料改性、混凝土早强剂图2 二水硫酸钙晶须的轴方向Fig.2 Axial direction of two water calcium sulfate whisker图3 半水与无水硫酸钙晶须的晶体结构Fig.3 Crystal structure of semi water and anhydrous calcium sulfate whiskers无论是二水硫酸钙晶须还是半水、无水硫酸钙晶须，其生长过程都是由成核控制机理、错位控制机理、扩散控制机理等共同决定[13]，为探究其具体控制机理，需对硫酸钙晶须生成过程中的热力学[14-15]进行深入探析.热力学分析.硫酸钙晶须的制备过程从热力学分析，硫酸钙晶须电解质溶液中存在以下平衡：其对应溶度积常数:式（2）中，m为电解质溶液中对应离子的浓度，γ为对应离子的活度系数，α为物质的活度，Ksp只与温度有关.由周期链理论(periodic bond chain)可知，具有四面体的[SO4]和具有八面体的[CaO8]互相连接，形成了硫酸钙晶须的轴方向，此方向上是化学键最强的方向，如图2所示，硫酸钙晶须A的单位面积表面能γs＜A＞（J/m2）可以表示为：式（3）中，GS＜A＞为单位摩尔＜A＞表面吉布斯自由能（J/mol）；O＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面积（m2/mol）；HS＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面焓；SS＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面熵；T 为温度（K）；为每个与表面接触的原子周围的魏格纳-塞茨原胞表面平均分数，对于晶态固相而言，其值为0.35；C为常数，与晶体形状有关，其平均值为4.5×108；V＜A＞为＜A＞的摩尔体积（m3/mol）. 对于硫酸钙晶须系统而言，单位面积表面能在晶须生长过程中对晶须的形貌起着决定性作用[16].根据Gibbs新相成核理论，新相从过饱和溶液中成核的概率以及相应产生结晶的速度，正比于溶液对新相的过饱和度，反比于摩尔体积和晶体与液相界面的表面自由能[17].除此之外，Ca2+与 SO42-在同一个平面内，H2O分子通过化学键与Ca2+和SO42-结合，或者通过氢键与Ca2+和SO42-形成的平面之间吸附位结合，如图4所示.图4 Ca2+与 SO42-结合方式Fig.4 The combination way of Ca2+and SO42- 在此规律的作用下，形成晶须的形貌特征[6-9]从离子成键角度分析，[Ca2+]与[SO42-]都有2个成键，其两端具有的2个自由端均可以成键，[Ca2+]与[SO42-]的结合速度、结合力都比CaSO4与H2O的强，因此成就了硫酸钙晶须的形貌特征.2 硫酸钙晶须的制备方法材料界对晶须的研究始于1948年，由美国科学家率先提出晶须概念，硫酸钙晶须由西方学者在19世纪70年代着手研究，在此以后的半个世纪里，国内外学者纷纷涌入晶须研究领域，先后研发出上百种晶须，主要分为有机晶须与无机晶须.但当时制备的晶须具有长径比小、产率低及成本高等问题.在19世纪80年代，在日本科学家首次研发出价格低廉的钛酸钾晶须之后，晶须的实际应用价值才得以体现.各国学者经过半个多世纪的反复探索研究，对硫酸钙晶须的制备方法已经有了较全面的认识，目前主要有常压酸化法[18]、水热合成法[19-20]、离子交换法[21]与微乳法.2.1 常压酸化法常压酸化法是原材料在一定温度的酸性环境中达到过饱和的状态，借助温度对硫酸钙溶解度的影响，实现硫酸钙的溶解与析出结晶，再经过滤、洗涤、干燥等工艺得到产品，其工艺流程见图5所示.图5 常压酸化法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.5 Process flow chart of calcium sulfate whiskerprepared by at mospheric acidification process李延峰等[22]在硫酸环境下，以钾长石为原料、萤石为助剂、硫酸镁为晶种，制备无水硫酸钙晶须，实验中反应温度为103℃，反应时间为1 h，固体与硫酸与水的质量比为1∶4.4∶35，添加剂硫酸镁用量为0.12 g，在此条件下得到硫酸钙晶须的长径比可以达到65，产率、白度和纯度分别为27.36%、65.3%、95.61%.朱利文等[23]在硫酸环境下，将脱硫石膏作为原料、氯化镁作为助剂生产无水硫酸钙晶须，分别从制备与脱水2道工序探究了工艺条件对产品的影响，实验中 Ca2+浓度为 0.15 mol/L，SO42-与 Ca2+摩尔比为 10，沸腾时间为15 min，陈化时间为6 h，脱水温度为200℃，脱水时间为0.5 h为较优工艺条件，在此实验条件下得到的硫酸钙晶须长径比可达80以上.常压酸化法在普通反应器中即可完成反应，对设备的要求明显降低，有效降低成本，为实现工业化生产打下基础，对我国综合利用磷石膏、脱硫石膏等工业废弃物具有良好的现实指导意义.该方法也有自身的不足之处：①该方法在酸性条件下进行，对设备的腐蚀性较大，在实际生产中不可避免的面临这个问题；②在实际生产过程一直存在母液酸性过大的问题，如果处理不当会对环境造成严重影响；③溶液溶解石膏的程度有限，以至于料浆浓度不高，对生产效率造成一定的影响.2.2 水热合成法水热合成法针对硫酸钙难溶的特点，在一定温度、一定压力下以水溶液作为反应体系，促使硫酸钙溶解、结晶析出晶体.反应前驱体经粉碎研磨后，与水配成一定浓度的料浆，并调节好pH，经预热后将反应物放入反应釜中，反应一段时间后经过滤、洗涤、干燥、解聚精制得到最终产品.其工艺流程见图6所示.图6 水热合成法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.6 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by hydrothermal synthesis method袁致涛等[6]将二水石膏作为原料，利用水热合成法制备超细硫酸钙晶须，以扫描电镜为分析手段，实验中反应温度为120℃，料浆初始pH值为9.8～10.1，料浆浓度为5%，原料粒度为18.1 μm条件下，得到超细晶须的平均直径为0.19 μm，长径比为98.史培阳等[24]将脱硫石膏作为原料，利用水热合成法制备硫酸钙晶须，实验中反应温度为140℃，反应时间为 120 min，固液比为1∶10，初始 pH 值为 5，原料粒度为1.36 μm，制备的硫酸钙晶须长径比为82.57.根据实验结果分析，晶须长径比随着单因素变量的改变而先增加后减小.水热合成法有效地解决了硫酸钙难溶解的难题，通过釜内反应实现合成与晶化一步完成，生产出形貌完整、粒度均匀，团聚较少的硫酸钙晶须.但是水热合成法也有自身存在的不足：①水热合成反应需在高温高压下进行，对设备耐高压与密闭性要求严格，限制反应装置大小，导致企业生产产量过低，不利于大规模工业生产；②由于反应在高温高压环境下进行，反应周期长，不仅能耗高，而且在工业实际生产中的危险系数较高；③反应过程可视性低，无法在反应过程中根据实验现象的改变调节实验反应条件与参数.2.3 离子交换法离子交换法是以离子交换树脂为模板，将离子交换树脂与硫酸盐溶液混合，利用离子交换树脂对溶液中不同离子的选择性，将溶液中的离子与树脂中的可交换离子进行交换，然后过滤干燥得到产品，其工艺流程见图7所示.图7 离子交换法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.7 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by ion exchange method王莹等[25-26]首次提出以D113型丙烯酸系钙型阳离子交换树脂为模板与硫酸锌溶液混合，反应得到硫酸钙晶须.以SEM、TG、XRD和IR为分析检测手段，得到实验较优工艺条件为：反应温度在40～60℃之间，反应时间为 2～4 h，硫酸锌浓度 0.17～0.35 mol/L，转速为600 r/min.郝肖等[27]利用离子交换膜将反应容器分为2部分，加阴极板的为阴极室，加阳极板的为阳极室，阴极室与阳极室分别加入硫酸根和钙离子溶液，在直流电的作用下，硫酸根通过离子交换膜进入阳极室与钙离子反应得到硫酸钙晶须.通过离子交换法得到的硫酸钙晶须无需洗涤可直接干燥处理，产品形貌完整，纯度高，另外该方法操作简单，对设备要求低，能耗低，离子交换树脂可以循环利用，大大地降低了生产成本.但是离子交换法也有不足之处：①该方法选择性较强，只对特定的离子起到相应的作用，同时面临置换难、吸附难等难题；②由于离子交换树脂的交换容量有限，对硫酸锌的用量有严格要求，因此在实际生产过程中大大降低生产速度；③随着反应进行，离子交换树脂中的基团易达到饱和状态，水中离子能力下降，导致溶液劣化，影响生产效率；④由于离子交换树脂为有机物，易受到外界机械、氧化等作用的影响，导致树脂内有效成分流出，在工业中应用较困难. 2.4 微乳液法微乳法是无机材料制备中一种传统的方法，含Ca2+与SO42-的2种微乳液混合，借助表面活性剂改变界面性质，经搅拌、静置、过滤、洗涤等工艺得到产品，其工艺流程见图8所示.张红英等[28]用微乳法的原理，以工业副产品硫酸钠溶液为原料，加入钙盐搅拌30 min，陈化时间为5～6 h，将沉淀物经水洗、硫酸溶解后加热过滤、冷却结晶制备硫酸钙晶须，此发明不仅在环保角度上解决了工业废水问题，而且在经济角度上提升了工业副产品价值.通过微乳法制备硫酸钙晶须可以使晶须的形貌得到有效的控制，可以达到纳米级别，并且工艺简单，对设备要求低，产品性能可以和其他方法得到的产品相媲美.但是该方法也有其自身不足之处：①微乳法主要研究晶须的尺寸控制，忽略对分散程度的研究；②目前还处于试验探究阶段，制备硫酸钙晶须的产量小，工业化生产难度较大；③实验过程中参与反应的表面活性剂、助表面活性剂等对产品的形貌结构与尺寸影响较大，但是这方面研究尚不完善.图8 微乳液法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.8 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by microemulsion3 硫酸钙晶须的应用3.1 用作材料的改性剂3.1.1 高抗冲聚苯乙烯的改性高抗冲聚苯乙烯（HIPS）以其独特的加工性能、力学性能和热性能在塑料行业占据一席之地.随着现代工业对新材料要求的提高，原有传统材料必须对其原有性能进行优化.周超等[29]用硫酸钙晶须对高抗冲聚苯乙烯进行改性，通过实验证明，由质量分数为15%的硫酸钙晶须改性后的复合材料弯曲模量比纯HIPS增加了162%，冲击强度也明显提高，这更加稳固了HIPS在电器、仪表与日用品包装行业的地位.3.1.2 氟橡胶的改性氟橡胶（FPM）是一种抗热、耐油、抗酸碱腐蚀的现代航空航天材料.氟橡胶的改性剂一般为炭黑或者白炭黑，随着航天事业的突飞猛进，具有更好性能的复合材料备受学者关注.李辉等[30]将硫酸钙晶须与无水硫酸钙分别掺杂在氟橡胶中，通过Kissinger法和Ozawa法计算各自的热分解活化能，结果证明，硫酸钙晶须/氟橡胶复合材料的分解活化能高，热稳定性强，大大增加了氟橡胶在航空航天行业的应用范围.3.1.3 双马来酰亚胺树脂的改性双马来酰亚胺树脂是一种具有良好耐热性、工艺性、摩擦性的热固性树脂，但是摩擦性能会随使用时间的增长而下降.胡晓兰等[31]利用硫酸钙晶须对其进行改性研究，结果表明，硫酸钙晶须改性后的双马来酰亚胺树脂复合材料的塑性变形和裂纹情况得到明显的改善，磨损方式由黏着磨损变为磨粒磨损，并且磨损量显著降低，大大增加了双马来酰亚胺树脂在摩擦材料行业的应用范围.3.1.4 尼龙6的改性尼龙6（PA6）是一种热塑性良好的树脂总称，因其分子主链上的酰胺基团重复出现，工业上常以玻纤为添加剂改变尼龙6的力学性能.曾斌等[32]采用侧向添加方式将硫酸钙晶须添加到玻纤改性后的尼龙6中，测试结果显示，当硫酸钙晶须添加量低于10%时，原材料的拉伸强度提高了8.7%，弯曲强度提高了7.5%，弯曲模量提高了8%，这一实验为尼龙6开拓了应用空间，更为新材料的性能改进提供了科学实例.3.1.5 道路用沥青的改性沥青是一种黏度高、流动性小的黑褐色有机液体，作为基础建设材料广泛应用于道路建设等行业.但是由于其耐高温能力低，塑性与弹性差等缺点，吸引了众多学者对其性能进行改性研究.李军代等[33]借助硫酸钙晶须的高强度、高模量、耐高温等优点对道路用沥青进行改性，改性后的沥青耐高温性能、抗车辙能力有了显著提高，延长了沥青的使用寿命，降低了道路建设成本，具有一定的社会意义与经济意义.3.1.6 纸张强度的改性纸张的表面强度一直是衡量纸张好坏的重要指标，纸张强度差一般会导致印刷产品边缘有白边或者发虚的现象，更甚者会出现墨橡皮布与纸张分离的现象.近年来，学者通过研究发现硫酸钙晶须对纸张具有明显的增强效果.刘焱等[34]通过实验证实，超过10%的硫酸钙晶须加入到纸张中，纸张的强度指标均有所增加，当强度指标最大时，硫酸钙晶须的加入量为25%.硫酸钙晶须因其独特的纸张强度增强功能，在造纸行业中应用的前景十分广阔.3.2 用作环境保护净化剂3.2.1 对水中磷的吸附净化磷是导致水体富营养化的罪魁祸首，近年来国家花大力度治理磷超标，严格管控含磷废水的排放，目前工业上主要运用化学法、生物法、人工湿地法等[35]治理含磷废水，但是效果都不尽人意.邱学剑等[36]首次利用硫酸钙晶须处理污水中的磷，通过实验证实：在碱性条件下，借助Langmuir等温吸附模型对磷的吸附过程进行了解释，磷的去除率高达93%，大大提高了磷的去除效率，降低了处理成本，在工业实际应用中具有一定的现实意义.3.2.2 对水中汞的吸附净化汞是目前工业废水中危害最大的重金属之一，水中汞含量一旦超标，严重影响水生植物的光合作用，同时汞对人体的危害主要体现在神经系统、消化系统与生殖系统上，对水中汞的治理一直以来都是环境专家的研究重点.陈敏等[37]利用通过壳聚糖-己二酸改性后的硫酸钙晶须对工业废水中的汞进行吸附处理，实验结果表明，废水中pH增大、温度升高都对汞的吸附有一定的促进作用，改性后的硫酸钙晶须对汞的吸附率高达90%，对工业废水的处理有一定的指导意义.3.2.3 对印染废水的脱色处理印染行业的废水组成成分复杂，多为有毒、有特殊颜色的有机物，一般的处理方法很难对其进行有效处理，国内外学者在这方面花费了大量的精力研究印染废水的处理.杨双春等[38]在传统吸附沉降的基础上首次利用硫酸钙晶须的比表面积大、密度小、结构松散的特性，对印染废水进行处理，由于硫酸钙晶须造价低，具有得天独厚的价格优势，另外脱色效果明显好于传统方法，在印染废水脱色方面具有广阔的应用前景.3.2.4 对含油废水的破乳除油处理随着现代工业的发展，大量含油废水的处理成了环保专家的当务之急，但是近些年各类处理方法因速度慢、效率低等问题在实际应用中受到一定限制.刘玲等[39]率先提出运用硫酸钙晶须的尺寸均匀，表面自由能大、比表面积大等特性对水中污油进行吸附处理，实验结果表明，在微碱性溶液中硫酸钙晶须对污油的处理速度快，效果好，加之硫酸钙晶须原料便宜，便于实现工业化生产.3.3 其他方面的应用硫酸钙晶须由于其无毒、廉价、表面积大、晶须简单完整等优点，在饮品行业中被用作啤酒、饮料、矿泉水的过滤材料；在油漆行业中被用作涂料的骨架，提高涂料的黏结附着力与表面光滑度；在保温、隔音材料行业中被用作改性剂，大大提高材料的机械性能，实用价值高，工业生产简单，经济效益明显.4 结论与展望经过以上对硫酸钙晶须制备工艺的阐述，可以得出以下结论.1）利用常压酸化法制备硫酸钙晶须，得到的产品产率低，质量差，且溶液呈强酸性，对设备腐蚀性大，废液处理成本高，导致生产成本增加.今后的研究应该着力于抗腐蚀性设备的研究，或者研究对原料溶解度高的溶液，以降低前期溶解成本，提高生产效率.2）采用水热合成法制备硫酸钙晶须，产品的质量提高，但是存在设备密闭性要求高，生产过程可视性低，生产成本高等问题.今后的研究方向应该重点放在工艺条件优化，结合一些催化促溶技术以提高产品产率，扩大该技术的应用范围.3）离子交换法制备硫酸钙晶须能耗低，成本小，产品纯度高，但是运用到工业实际生产中仍然需要不断改进，今后的研究应该大力开发选择性差，容量大，抗氧化的离子型交换树脂，倾力开发新材料，实现投资小，收益大的良好局面.4）通过微乳法制备的硫酸钙晶须形貌完好，尺寸可达到纳米级别，并且工艺简单，但是工业实际生产难度大，日后应该大力研究表面活性剂与助表面活性剂的开发，以便实现扩大生产.5）硫酸钙晶须已经在复合材料改性、环境保护等领域得到应用，但是在机理探析还不够深入，还需投入更多的研究精力，以便在更宽广的领域进行应用，提升硫酸钙晶须的实用价值.我国地域广阔，资源丰富，但资源过度开发，利用率低是我国在资源方面面临的首要问题，这不仅是一种资源浪费行为，更是一种环境污染行为.随着科技的进步，时代的发展，人们逐渐认识到这一点，不仅加大了对资源开采的控制，而且提升了资源的开发利用率，从工业废渣中提取硫酸钙晶须就是其中一项重要的措施，这一措施的实行，对我国资源利用率的提高与环境友好型社会的发展具有深远意义.目前硫酸钙晶须的生产普遍存在诸多问题，形貌完整、大小均匀的硫酸钙晶须还没有。

石英晶体微天平的研究进展及应用陈柱;聂立波;常浩【摘要】After an introduction of the basic principle and structure of quartz crystal microbalance, the research progress and applications of quartz crystal microbalance are described, including ordinary quartz crytal microbalance, quartz crystal microbalance with dissipation, quartz crystal microbalance array and electrochemical quartz crystal microbalance.%介绍了石英晶体微天平的基本原理和结构,重点介绍了仪器研究进展及应用,包括常规石英晶体微天平(QCM)、耗散型石英晶体微天平(QCM-D)、阵列式石英晶体微天平与电化学石英晶体微天平(EQCM).【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】5页(P18-22)【关键词】石英晶体微天平;耗散型石英晶体微天平;阵列式石英晶体微天平;电化学石英晶体微天平【作者】陈柱;聂立波;常浩【作者单位】湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室,株洲,412008;湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室,株洲,412008;湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室,株洲,412008【正文语种】中文1 前言石英晶体微天平(qaurtz crystal microbalance，QCM)是以石英晶体为换能元件，利用石英晶体的压电效应，将待测物质的质量信号转换成频率信号输出，从而实现质量、浓度等检测的仪器，测量精度可以达纳克量级。

银离子球结晶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述银离子球结晶是一种具有重要研究价值和应用潜力的领域。

随着纳米技术的不断发展和应用，银离子球的结晶问题一直备受研究者们的关注。

银离子球是由银离子在合适的条件下形成的微米级球形结构，具有一系列独特的物理和化学性质。

银离子球的形成过程是一个复杂的物理过程，涉及到离子相互作用、溶剂的选择性溶解、溶剂的蒸发和结晶等过程。

通过控制这些过程的条件和参数，可以得到不同形貌和尺寸的银离子球结晶体。

研究人员通过实验和理论模拟等手段，对银离子球的形成机制和结晶行为进行了深入研究，取得了一系列重要的科研成果。

银离子球的结晶特点是其吸引人的地方之一。

首先，银离子球具有高度规整的球形结构，形貌美观，具有良好的可见光和近红外光吸收能力。

其次，银离子球的尺寸可以在一定范围内调控，从几十纳米到几百纳米不等，具有良好的可调性。

此外，银离子球具有优异的光学和电学性能，如高活性、优良的光催化性能、强烈的表面增强拉曼散射效应等。

这些特点使得银离子球在光催化、传感器、光子学和表面等领域具有广阔的应用前景。

银离子球结晶的应用前景十分广泛。

在光催化领域，银离子球可以作为高效催化剂用于有机物降解、水分解和二氧化碳还原等反应。

在传感器领域，银离子球可以作为探针用于检测环境中的重金属离子、有机污染物和生物分子等。

在光子学领域，银离子球可以应用于制备超材料和图案化结构，实现光子晶体的调控和纳米发光体的制备。

在表面领域，银离子球可以用于制备具有特殊表面结构的材料，如超疏水材料、抗菌材料和光电器件等。

银离子球结晶研究对于纳米技术的发展也具有重要的启示意义。

通过银离子球结晶过程的研究，可以揭示金属离子在溶液中的行为规律和晶体生长机制，为其他金属离子结晶的研究提供有益的借鉴。

同时，银离子球结晶过程中的控制方法和技术也可以应用于其他纳米颗粒的制备和结晶研究中，推动纳米技术的进一步发展和应用。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

快速结晶方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述快速结晶方法是一种有效的工艺技术，可以迅速提高结晶速度并获得高质量的晶体。

在不同领域，如化学、材料科学和生物技术等，快速结晶方法已被广泛应用。

本文将详细介绍快速结晶方法的原理和应用。

快速结晶方法的基本原理是通过控制结晶条件和调整结晶过程中的外部因素，以加速结晶速度。

在常规结晶方法中，结晶过程需要经历较长时间，这可能导致结晶物质的纯度下降或晶体尺寸的不均匀性增加。

而快速结晶方法能够在较短的时间内实现高度纯净和均匀的晶体形态。

快速结晶方法有多种实施手段，其中之一是利用温度控制。

通过在特定温度下加热或降温，可以改变晶体的溶解度，促进密集的晶核形成并加快晶体生长速度。

另外，一些快速结晶方法还利用超声波、搅拌或加压等物理手段，通过增加晶体与溶液的接触面积或调控晶体生长速度，从而实现快速结晶的目标。

在化学领域，快速结晶方法在药物合成、有机化学和配位化学等领域有广泛应用。

通过快速结晶，可以获得高纯度的药物晶体，提高药效和药物稳定性。

在材料科学领域，快速结晶方法可用于制备高质量的半导体材料或纳米材料，以及改善材料的物理性能。

在生物技术领域，快速结晶方法也被用于蛋白质结晶，以便进行结构解析和药物研发等方面。

总的来说，快速结晶方法是一种各领域研究者广泛采用的有效技术。

它不仅可以缩短结晶时间，还能提高结晶物质的纯度和晶体的均匀性。

随着科学技术的不断发展，相信快速结晶方法将在更多领域发挥重要作用，为相关领域的研究和应用带来更大的突破。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成以下形式：在本篇文章中，将会介绍和探讨快速结晶方法的相关内容。

文章结构如下所示：第一部分是引言部分，主要包括概述、文章结构和目的。

- 在概述部分，将会介绍快速结晶方法的背景和重要性。

- 在文章结构部分，将会概述整篇文章的结构安排和各个部分的内容。

- 在目的部分，将会说明本文的目的和预期结果。

第二部分是正文部分，主要包括三种快速结晶方法的介绍和讨论。

第２６卷第３期　２００７年６月　声学技术　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ　Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．，２００７　

声结晶技术的研究进展　杭方学　，一，丘泰球　，贲永光　（１．华南理工大学轻化工研究所，广东广州５１０６４０；２．广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁５３０００４）　

摘要：声结晶是应用超声场来影响控制结晶过程的技术，研究证明这是一种新型的结晶分离方法，由于声场具有促　进成核，改善晶体性质的特点，使声结晶技术成为强化结晶过程的研究热点。文章阐述了结晶的原理，综述了超声场　在结晶中的应用现状，分析和探讨了超声场对结晶过程影响的机理，提出了存在的问题并对今后的发展进行了展望。　关键词：声结晶；结晶；超声场　中图分类号：ＴＮ９１１．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－３６３０（２００７）－０３－０５３９－０６　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＨＡＮＧ　Ｆａｎｇ－ｘｕｅ　．－，ＱＩＵ　Ｔａｉ－ｑｉｕ　，ＢＩ　Ｙｏｎｇ—ｇｕａｎｇ　（１．Ｌｉｇｈｔ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｅ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｇｕａｎｇｘｉ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３０００４，Ｇｕａｎｇｘ／，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｏｎｏｃｒｙｓｔＭｌｉｚａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ａ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ａｎ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏ　ｄ．　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｆｉｅｌｄ　ｃａｎ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ　ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａ１．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ａ　ｇｒｅａｔ　ｄｅａｌ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｅｆｆｏｒｔｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎ　ｃｒｙｓｔＭｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．ｎ伦ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｂｙ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｆｉｅｌｄｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｎｏｃｒｙｓｔＭｌｉｚａｔｉｏｎ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｆｉｅｌｄ