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芒硝伴生白钠镁矾制碱式硫酸镁晶须及其热分解动力学

作　者: 张瑶
导　师: 刘进荣
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 白钠镁矾芒硝伴生矿碱式硫酸镁晶须热分解动力学
分类号: TQ132.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

内蒙古噶雄淖尔盐湖矿产为芒硝伴生白钠镁矾，此伴生矿的利用方向主要为生产无水硫酸钠，并未从根本上解决其综合利用问题。本文拟研究以此伴生矿为原料，合成分子结构特殊、阻燃性能优良的碱式硫酸镁晶须晶须，以提高伴生矿的利用率，为芒硝伴生白钠镁矾矿产的综合利用提供新途径；并对碱式硫酸镁晶须的热分解性能进行研究，判定其热稳定性、阻燃性，确定阻燃剂适用范围。以内蒙古噶雄淖尔地区的芒硝伴生白钠镁矾矿产为原料，结合本课题组前人工作，分离伴生矿中硫酸镁与硫酸钠，采用水热法一步合成碱式硫酸镁晶须。通过X-射线衍射(XRD)确定产物物相，高倍显微镜(Microscope)、扫描电子显微镜(SEM)确定产物形貌，傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DSC)确定产物特征官能团及热行为。通过考察硫酸镁与氢氧化钠摩尔比、反应时间、反应温度及初始硫酸镁浓度对碱式硫酸镁晶须物相及形貌的影响，确定合理的工艺条件为：硫酸镁与氢氧化钠摩尔比10:1、反应时间5h、反应温度190℃、硫酸镁浓度0.8mol/L。采用Wanjun Tang提出的温度积分近似式对碱式硫酸镁晶须的热分解机理进行分析，求解三步反应的热分解动力学参数：热分解机理函数、反应活化能及指前因子。确定碱式硫酸镁晶须受热温度低于546K时，化学性质稳定；温度升高至546-837K阶段，碱式硫酸镁晶须分解产生水蒸气，起到阻燃、抑烟作用，其对分解温度处于500-800K的高分子聚合物材料效果明显。为碱式硫酸镁晶须受热时的变化情况、热稳定性、使用寿命及其作为阻燃剂提供理论指导。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
引言  9-11
第一章文献综述  11-33
  1.1 芒硝伴生白钠镁矾的研究  11-14
    1.1.1 概念  11
    1.1.2 硫酸钠类矿产的分布  11-12
    1.1.3 硫酸钠类矿产的特点  12
    1.1.4 含硫酸钠矿产的综合利用  12-14
  1.2 镁盐晶须  14-18
    1.2.1 镁盐晶须及主要研究对象  14-15
    1.2.2 镁盐晶须的特点  15
    1.2.3 镁盐晶须的应用  15-16
    1.2.4 国内外镁盐晶须的研究进展  16-18
  1.3 碱式硫酸镁晶须  18-23
    1.3.1 碱式硫酸镁晶须的特性  19
    1.3.2 碱式硫酸镁晶须的应用  19-20
    1.3.3 碱式硫酸镁晶须的制备方法  20-21
    1.3.4 碱式硫酸镁晶须的研究现状  21-23
    1.3.5 碱式硫酸镁晶须研究中存在的问题  23
  1.4 热分析概况  23-31
    1.4.1 热分析动力学  24
    1.4.2 常见的热分析动力学方法  24-26
    1.4.3 热分析动力学计算步骤  26
    1.4.4 非等温热分析动力学参数的计算  26-31
  1.5 研究的目的、意义和内容  31-33
    1.5.1 研究的目的和意义  31
    1.5.2 研究内容  31-33
第二章实验部分  33-37
  2.1 实验仪器和药品  33-34
  2.2 母液的配置  34-35
    2.2.1 洗矿  34-35
  2.3 碱式硫酸镁晶须的合成  35-36
  2.4 碱式硫酸镁晶须的表征  36-37
    2.4.1 X-射线粉末衍射 (XRD)  36
    2.4.2 显微镜 (Microscope)  36
    2.4.3 电子扫描显微镜 (SEM)  36
    2.4.4 傅里叶红外光谱 (FT-IR)  36
    2.4.5 热重 -差热 (TG-DSC)  36-37
第三章实验结果与讨论  37-48
  3.1 不同硫酸镁与氢氧化钠摩尔比对产物的影响  37-39
  3.2 不同反应时间对产物的影响  39-40
  3.3 不同反应温度对产物的影响  40-42
  3.4 不同硫酸镁初始浓度对生成碱式硫酸镁晶须形貌的影响  42-44
  3.5 扫描电子显微镜分析  44-45
  3.6 碱式硫酸镁晶须的红外分析  45-46
  3.7 碱式硫酸镁晶须的热分析  46
  3.8 本章小结  46-48
第四章碱式硫酸镁晶须的热分解研究  48-58
  4.1 碱式硫酸镁的热分解动力学  48-56
    4.1.1 指数形式温度积分近似式的评析  48-49
    4.1.2 碱式硫酸镁晶须的热分解过程  49
    4.1.3 碱式硫酸镁晶须的热分解动力学参数确定  49-50
    4.1.4 碱式硫酸镁晶须的热分解动力学参数计算  50-56
  4.2 本章小结  56-58
第五章结论与建议  58-60
  5.1 主要工作及结论  58-59
  5.2 建议  59-60
参考文献  60-68
致谢  68-69
个人简历  69-70
附录  70-71

芒硝伴生白钠镁矾制碱式硫酸镁晶须及其热分解动力学

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