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凹凸棒石基碳复合陶粒的制备和特性研究

鲍腾 , 彭书传 , , 庆承松 , 谢巧勤 , 谢晶晶 , 天虎

功能材料

考察了物料配比和煅烧工艺对以凹凸棒石粘土、锯末(造孔剂)和水玻璃(粘结剂)为原料,在氮气保护气氛下煅烧制备凹凸棒石基碳复合陶粒性能的影响,利用复合陶粒的抗压强度、显气孔率优化材料配比和煅烧工艺,并通过XRD、SEM表征复合陶粒特性。结果表明凹凸棒石粘土、锯末、水玻璃的最佳质量配比为68∶20∶12,在最佳煅烧条件下(700℃),可以制备出满足国家标准的水处理用陶粒,浸泡实验表明凹凸棒石基碳复合陶粒具有优异的耐水性能;该材料有利于微生物的附着。

关键词: 凹凸棒石粘土 , 锯末 , 复合陶粒 , 抗压强度

苏皖四处凹凸棒石粘土矿床稀土元素地球化学研究

天虎 , 徐晓春 , 岳书仓 , 汪家权 , 彭书传

中国稀土学报

研究了苏皖四处凹凸棒石粘土矿床不同类型矿石的稀土元素组成及其变化特征. 研究表明玄武岩首先风化形成蒙皂石族粘土矿物, 在此过程中稀土元素没有明显的分馏作用, 强风化的玄武岩重稀土元素强烈亏损; 如果玄武岩在地表进一步风化形成红土型蒙脱石粘土, 则发生明显的铈正异常, 中稀土亏损而轻稀土和重稀土又重新富集, 这反映了当时大陆地表特殊的氧化条件和盆地湖水溶液的胶体吸附作用. 玄武岩在原地进行水-岩作用, 发生递进化学风化, 其稀土元素地球化学特征与玄武岩及其风化产物的稀土元素地球化学特征基本一致, 总量略低, 显示REE没有大量迁移流失. 沉积型凹凸棒石粘土的稀土元素地球化学特征也与玄武岩及其风化产物的稀土元素地球化学特征相似, 但同时表现出轻重稀土比值增大, 铕正异常, 表明沉积型凹凸棒石粘土的物源基本上是来源于玄武岩的风化产物, 但REE配分模型受玄武岩风化残积物的制约.

关键词: 稀土 , 凹凸棒石 , 玄武岩 , 地球化学

凹凸棒石-银纳米复合抗菌材料制备方法和表征

天虎 , 李宏伟 , 汪家权 , 施晶俊 ,

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2005.02.031

凹凸棒石是具有链层状晶体结构镁铝硅酸盐粘土矿物,呈现直径约30~40nm、长度可达数微米的棒状晶体形态,是产出丰富的天然纳米矿物材料,表现出纳米效应、吸附活性和化学活性,是一种重要的载体材料.本文研究了凹凸棒石-Ag纳米复合抗菌材料制备方法和抗菌效果.高分辨透射电镜(HRTEM)表征结果表明:用丙胺基三乙基硅烷为表面活性剂,醌醇为还原剂,凹凸棒石硝酸银浸溃法制备的复合材料,纳米银颗粒为1~7nm,均匀分布在凹凸棒石表面,复合抗菌材料含银0.52%.抗菌圈实验显示较好的抗菌效果,悬浮液浊度法抗菌实验显示凹凸棒石-Ag纳米复合抗菌剂最低抗菌浓度为0.47g/L.

关键词: 凹凸棒石 , , 纳米复合材料 , 环境矿物学

生物质焦油组分甲苯在镍/凹凸棒石上的二氧化碳催化重整

施培超 , 天虎 , 张先龙 , , 宋磊 , 李金虎

催化学报 doi:10.3724/SP.1.1088.2010.00329

以大比表面积的天然纳米矿物材料凹凸棒石(PG)为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/PG催化剂.运用X射线衍射、透射电镜和CO2程序升温脱附对Ni/PG催化剂进行了表征,并用于以甲苯为生物质焦油模型化合物的CO2催化重整反应.考察了反应温度、CO2浓度以及催化剂中Ni负载量对甲苯与CO2重整性能的影响.结果表明,吸附在催化剂表面的CO2存在三个脱附峰,其中高温脱附CO2与反应密切相关;随着CO2浓度、Ni负载量和反应温度的增加,甲苯转化率和H2产率升高.在8000C,C02/PhCH3摩尔比为0.2~0.26时,甲苯转化率达最高;而在CO2/PhCH3摩尔比为0.2时,H2产率最高.催化剂上积炭量随CO2浓度的增加和反应温度的升高而显著降低.

关键词: 生物质焦油 , 甲苯 , 凹凸棒石 , 催化重整 , 二氧化碳

白云鄂博富稀土碳酸岩的地球化学特征

杨学明 , 杨晓勇 , 天虎 , 张培善 , 陶克捷 ,

中国稀土学报

重点解剖了一条距白云鄂博REE-Nb-Fe矿床东矿, NE方向3 km并切割白云鄂博群H1及H2岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的岩石地球化学特征.结果表明,碳酸岩的稀土元素含量变化大,最高可达20%(质量分数),已构成稀土富矿石.碳酸岩的轻稀土元素高度富集,轻、重稀土元素之间发生了极度分馏,但无铕异常显示.形成这种岩石地球化学特征的可能机制为:碳酸岩浆直接来源于岩石圈富集地幔的低程度部分熔融作用(F<1%), 残留地幔矿物组合以富含柘榴石为特征; 碳酸岩浆在地壳深部岩浆房中的分离结晶作用.碳酸岩的稀土元素和微量元素分布型式均与白云鄂博REE-Nb-Fe矿床的赋矿细粒白云石大理岩十分相似.然而,碳酸岩的主要元素以钙质为特征,不同于赋矿细粒白云石大理岩,造成这种差异的原因在于碳酸岩岩墙没有遭受大规模的白云岩化作用,而赋矿细粒白云石大理岩则可能是碳酸岩经白云岩化作用的产物.

关键词: 稀土 , 碳酸岩 , 分离结晶作用 , 热液作用 , 白云鄂博

木质含碳生物陶粒的制备工艺及性能

鲍腾 , 天虎 , , 庆承松

材料热处理学报

以凹凸棒石粘土(Pg)、锯末(成孔剂)和水玻璃(粘结剂)为原料,通氮气保护炭化,制备出符合国家水处理标准的木质含碳生物陶粒(Wood Porous Ceramsite,WPC).利用所制备WPC的抗压强度作为评价WPC质量的指标,通过单因素实验、正交实验来优化WPC的物料配比和煅烧工艺,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),偏光显微镜(polarizing microscope-PM),比表面积(BET)等技术来表征WPC结构特征及其特性.结果表明:WPC具有较大比表面积(75 m2/g)和较高的孔隙率(83%),以开放空隙为主.由于微生物可以深入陶粒内部附着生长,在相同培养条件下挂膜实验结果表明,该复合陶粒生物负载量高于市售陶粒,可望为曝气生物滤池提供新的功能性材料.

关键词: 凹凸棒石粘土 , 抗压强度 , 孔隙率 , 木质含碳生物陶粒(WPC)

皖南西坑Ag-Pb-Zn矿床稀土元素地球化学研究

天虎 , 杨学明 , 岳书仓 , 李双应 , 王道轩

中国稀土学报

对比研究了皖南西坑银多金属矿床中赋矿围岩蓝田组地层、成矿有关的花岗岩、矿石、矿床蚀变岩等地质体的稀土元素地球化学特征, 借以示踪成矿物质来源. 结果表明, 西坑银多金属矿床成矿热液、成矿物质主要来源于花岗岩浆作用, 成矿热液和富碳酸盐岩地层水岩反应使蚀变岩相对富集重稀土.

关键词: 稀土 , 地球化学 , 银铅锌矿床 , 皖南

V2O5/赤铁矿催化剂结构及其NH3选择性催化还原NOx性能

张萍 , 天虎 , 邹雪华 , 朱承驻 , , 刘海波

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(12)60719-0

以水热合成针铁矿为前驱体浸渍偏钒酸铵,分别于300,400和500℃空气中焙烧,制备了不同活性组分负载量的V2O5/赤铁矿(V/H)催化剂,用于氨选择性催化还原(SCR)脱硝.采用X射线衍射、透射电子显微镜、比表面积分析仪、程序升温还原及程序升温脱附等方法对催化剂结构进行了表征,并用标气配制模拟烟气进行了脱硝实验.结果表明,300℃煅烧3%V/H催化剂当烟气温度为250-300℃时NO转化率均可达95%以上;当配气中单独加入水蒸气或低浓度SO2 (0.01%)时,V/H催化脱硝的活性不受影响;当系统加入高浓度的SO2 (0.03%与0.05%)或同时添加H2O与SO2时,SCR脱硝效率下降,其机制可能是SO2在催化剂表面竞争吸附所致,停止添加后,催化活性迅速恢复.

关键词: 铁氧化物 , 氧化钒 , 氮氧化物 , 选择性催化还原

凹凸棒石负载锰氧化物低温选择性催化还原催化剂的表征及对氨的吸脱附

李金虎 , 张先龙 , 天虎 , 刘海波 , 施培超

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.91001

以非均相沉淀法制备了凹凸棒石(PG)载体上负载锰氧化物催化剂Mn/PG,并用于低温选择性催化还原法(SCR)脱硝反应.采用X射线衍射、透射电子显微镜和H_2-程序升温还原方法对催化剂进行了表征;通过NH_3吸脱附实验考察了催化剂的锰负载量和煅烧温度对NH_3吸附和脱附量及吸附位的影响.结果表明,锰氧化物高度分散于PG晶体表面,其存在状态取决于催化剂煅烧温度.煅烧温度低于550℃,锰氧化物为Mn_2O_3和Mn_3O_4,煅烧温度为550℃时,锰氧化物为Mn_3O_4.NH_3主要吸附在PG载体上,锰氧化物的担载基本不影响催化剂吸附NH_3的能力,但促进了吸附NH_3的活化,这是催化剂SCR活性显著增加的直接原因.

关键词: 凹凸棒石 , 锰氧化物 , 低温选择性催化还原 , 氨吸脱附

蒙脱石和凹凸棒石纳米复合材料制备、表征和潜在应用

天虎 , 徐惠芳 , 鲁安怀 , 彭书传 , 徐晓春 , 汪家权

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2004.01.009

由于晶体结构的制约,蒙脱石和凹凸棒石具有不同的形态和物理化学性质,在水悬浮体系中必定存在蒙脱石和凹凸棒石的互相作用.但这种互相作用的形式和材料科学意义未曾被人认知.本文通过对蒙脱石样品化学剥片和对凹凸棒石样品的分散处理,悬浮液混合和蒙脱石-凹凸棒石颗粒之间的互相作用,实现凹凸棒石和蒙脱石矿物纳米复合,X射线粉末衍射分析、高分辨透射电镜以及比表面积分析证实这种互相作用的存在和颗粒之间的缔合形式.剥片后的蒙脱石纳米晶片和分散的凹凸棒石纳米纤维发生面-面互相作用.2种矿物复合的结果,使得固体产物产生特殊纳米孔结构.此种材料在催化剂制备、吸附脱色、废水废气处理等方面具有潜在的应用价值.

关键词: 蒙脱石 , 凹凸棒石 , 纳米材料 , 纳米复合

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