高岭石功率超声剥片研究

论文摘要

高岭土是以高岭石为主要矿物成分的一类层状硅酸盐粘土岩。当今世界上高岭土产品已趋向于高档化、专用化、精细化和功能化,深加工系列产品已广泛应用于造纸、塑料及橡胶、涂料和化工等方面。本文主要研究目的是制备具较大径/厚比的超细高岭石粉体。主要手段是先制备高岭石-醋酸钾夹层复合体,再利用功率超声进行剥片。首先,通过提纯实验确定了高岭土提纯时悬浮液的浓度、最佳分散剂的类型、用量以及高岭土絮凝的最佳pH值;再次,利用红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、热分析（TA）和扫描电镜（SEM）等分析手段对晋北煤系高岭土、苏州高岭土、茂名高岭土以及夹层后的复合体进行表征。分析显示:高岭石中内羟基振动峰几乎不受夹层作用影响,而内表面羟基振动吸收峰夹层后消失,将夹层后的醋酸钾溶液不经任何处理,进行重复夹层实验,效果和原始溶液几乎完全相同;纯高岭石的001衍射峰窄且尖锐,夹层反应后此衍射峰由0. 72nm增加到1. 42nm,夹层率达到80%以上;高岭石在100℃左右层间水逃逸,而夹层复合体在400500℃之间夹层剂发生分解。高岭石-醋酸钾夹层复合体的形成是通过其层间氢键的断裂并与夹层分子形成新的氢键而实现的。第三,利用夹层反应后高岭石层间键合力减弱的特点,对三种高岭石的夹层复合体进行了不同条件下的超声剥片研究。结果显示:浆液浓度为10%、体积200ml、超声时间为15min、pH值为7时超声效果最好,-2μm的粒度含量约为95%。不同高岭石的超声效果不同,以茂名高岭石最好,其次为晋北煤系高岭石,最后为苏州高岭石。第四,分别用硬脂酸钙、硬脂酸和尿素三种改性剂对晋北煤系高岭石进行改性实验。结果显示:改性后,有30%的高岭石粒度可达到0.1μm,-2μm的粒度几乎接近100%,其中尿素改性效果最好,其次为硬脂酸钙,最后为硬脂酸。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章绪论
• 1.1 高岭土资源分布及生产现状
• 1.1.1 国外高岭土资源及生产现状
• 1.1.2 国内高岭土资源分布及生产现状
• 1.1.3 高岭土的应用领域及市场
• 1.2 高岭石夹层及剥片研究现状
• 1.2.1 高岭石有机夹层研究现状
• 1.2.2 高岭石剥片研究现状
• 1.2.3 功率超声剥片的原理
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 研究的主要内容、研究方法和技术路线
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 研究方法和技术路线
• 第二章高岭土的结构、基本特征及矿物特征
• 2.1 高岭石的晶体结构
• 2.1.1 高岭石的晶体结构
• 2.1.2 高岭石的有序度
• 2.2 高岭石的基本特征
• 2.2.1 解离特性
• 2.2.2 表面电性
• 2.2.3 絮凝特性
• 2.3 高岭土的矿物学特征
• 2.3.1 苏州高岭土
• 2.3.2 茂名高岭土
• 2.3.3 晋北煤系高岭土
• 2.4 高岭石矿物特征分析
• 2.4.1 红外光谱分析
• 2.4.2 X-射线衍射分析
• 2.4.3 热分析特征
• 2.5 本章小结
• 第三章高岭土提纯及实验研究
• 3.1 高岭土的选矿提纯
• 3.1.1 物理提纯
• 3.1.2 化学提纯
• 3.2 高岭土提纯实验
• 3.2.1 沉降实验原理
• 3.2.2 悬浮液浓度的确定
• 3.2.3 分散剂种类的选择
• 3.2.4 pH 值对絮凝效果的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 高岭土夹层实验研究
• 4.1 高岭土夹层实验
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验步骤
• 4.2 结果及讨论
• 4.2.1 层间距
• 4.2.2 插层率
• 4.2.3 红外光谱分析
• 4.2.4 X 射线衍射分析
• 4.2.5 复合物的热分析
• 4.3 高岭石/醋酸钾插层反应机理
• 4.4 醋酸钾的重复利用研究
• 4.5 本章小结
• 第五章高岭土超声剥片研究
• 5.1 超声波性质及剥片原理
• 5.1.1 超声波的基本性质
• 5.1.2 剥片原理
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验仪器
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 结果及讨论
• 5.3.1 体积对功率超声剥片的影响
• 5.3.2 浓度对超声剥片的影响
• 5.3.3 超声时间对超声剥片的影响
• 5.3.4 不同pH 对超声剥片的影响
• 5.3.5 水洗与超声剥片比较
• 5.3.6 结论
• 5.4 本章小结
• 第六章高岭土的改性实验研究
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 实验试剂
• 6.1.2 主要仪器
• 6.1.3 试验方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 硬脂酸改性效果
• 6.2.2 硬脂酸钙改性效果
• 6.2.3 尿素改性效果
• 6.3 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果