項(xiàng)目研究的目的、意義；研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點(diǎn)或?qū)Σ呓ㄗh；成果的創(chuàng)新特色、實(shí)踐意義和社會(huì)影響；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以內(nèi)。
一、 項(xiàng)目研究的目的、意義
目前，我國(guó)每年煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏約為760萬噸，全國(guó)堆放的含硫石膏在內(nèi)的化工副產(chǎn)石膏達(dá)4000多萬噸。然而國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫石膏的綜合利用還剛剛起步，對(duì)其應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力普遍認(rèn)識(shí)不夠，對(duì)煙氣脫硫石膏的應(yīng)用研究主要集中在做水泥混凝劑、建材、建筑石膏、土壤改性等方面，但存在產(chǎn)品品質(zhì)不高，價(jià)格比較低廉，產(chǎn)品銷售受到限制等不足。利用脫硫石膏制備高品質(zhì)石膏產(chǎn)品以拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，是將脫硫石膏變廢為寶的根本途徑。硫酸鈣晶須具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕和電絕緣性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于樹脂、橡膠、塑料等行業(yè)。本項(xiàng)目以電廠煙氣脫硫石膏為原料，采用超聲化學(xué)法制備硫酸鈣晶須，全面分析制備硫酸鈣晶須過程中的影響因素，系統(tǒng)研究硫酸鈣晶須生長(zhǎng)行為，通過改變工藝參數(shù)和添加劑的種類實(shí)現(xiàn)對(duì)硫酸鈣晶須生長(zhǎng)行為進(jìn)行控制，為脫硫石膏的高附加值利用提供理論依據(jù)。通過本項(xiàng)目的研究，不僅可以擴(kuò)展脫硫石膏應(yīng)用領(lǐng)域，而且達(dá)到其高附加值利用的目的。
二、 研究成果的主要內(nèi)容、重要觀點(diǎn)或?qū)Σ呓ㄗh
本項(xiàng)目經(jīng)過兩年的研究，主要取得了如下工作進(jìn)展：
1、脫硫石膏的基本性能分析，包括化學(xué)成分分析、XRD分析、粒徑分布及SEM分析；分析結(jié)果表明脫硫石膏的化學(xué)成分主要是CaSO4，含量為85%，結(jié)晶水含量為10.63%，雜質(zhì)含量較少，約為3%，雜質(zhì)成分主要是Al2O3、Fe2O3、SiO2和MgO等，脫硫石膏的粒徑在6-50μm，粒徑在80μm以下的占了98.23％。
2、材料制備：以火電廠脫硫石膏為原料，通過超聲加熱和冷卻重結(jié)晶法成功制備了硫酸鈣晶須，詳細(xì)探討了硫酸濃度、硫酸用量、超聲時(shí)間、超聲溫度、加熱方式、降溫速率、廢酸重復(fù)利用等實(shí)驗(yàn)變量對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率及形貌的影響，得出最佳反應(yīng)參數(shù)如下：將脫硫石膏進(jìn)行酸洗預(yù)處理，硫酸濃度及用量分別為3.75mol/L、140ml，在80℃超聲4h后，將濾液在冰水中冷卻結(jié)晶可以獲得高產(chǎn)且結(jié)晶度較好的硫酸鈣晶須產(chǎn)品。
 2.1 H2SO4濃度及用量對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響
H2SO4濃度對(duì)硫酸鈣晶須的產(chǎn)率有很大影響，H2SO4濃度過大或過小對(duì)產(chǎn)物的產(chǎn)率均不利。在本體系中，最佳H2SO4濃度為3.6mol/L-3.8mol/L。硫酸鈣晶須的產(chǎn)率隨著硫酸的用量先增大后減小，最佳用量為140mL。
2.2超聲溫度及水浴溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
在超聲加熱的條件下，硫酸鈣晶須的產(chǎn)率是隨超聲溫度的升高而升高。在水浴加熱的條件下，硫酸鈣晶須的產(chǎn)率在70~80℃出現(xiàn)峰值，結(jié)合超聲加熱法制備硫酸鈣晶須的結(jié)論可知，在溫度為70~80℃時(shí)，可以制得高產(chǎn)率硫酸鈣晶須。
2.3超聲時(shí)間及降溫方式對(duì)產(chǎn)率的影響
硫酸鈣晶須的產(chǎn)率在超聲時(shí)間為3.5~4.5之間出接現(xiàn)峰值，最佳反應(yīng)時(shí)間為4h。冰水降溫的方式明顯可以比室溫下結(jié)晶獲得更高的硫酸鈣晶須的產(chǎn)率。
 2.4媒晶劑及廢酸對(duì)產(chǎn)率的影響
 
添加了媒晶劑的樣品產(chǎn)率并沒有升高，甚至還要比未添加媒晶劑的樣品產(chǎn)率低很多。由一次廢酸所制得的硫酸鈣晶須與新制的硫酸溶液所制得的硫酸鈣晶須的產(chǎn)率并沒有極大差距，因此，本體系所使用的硫酸溶液可以重復(fù)使用。
3）材料表征：采用XRD技術(shù)研究合成產(chǎn)物的相結(jié)構(gòu)，SEM分析產(chǎn)物形貌及尺寸。
3.1掃描電鏡分析（SEM）
3.1.1電廠脫硫石膏及產(chǎn)物SEM圖
圖3.1(a)顯示電廠脫硫石膏呈不規(guī)則的片狀，直徑在20-40μm。圖3.1(b)是以硫酸濃度為3.0mol/L所制得的硫酸鈣晶須的SEM圖，由圖可以清楚地觀察到以超聲法制備的樣品形貌為一維晶須，長(zhǎng)度均一，且晶須表面非常光滑，長(zhǎng)比約為50。
3.1.2硫酸濃度對(duì)產(chǎn)物長(zhǎng)徑比的影響
由圖3.2可以看出，本體系制得的硫酸鈣晶須表面光滑，結(jié)晶度較好。低濃度硫酸制得的晶須產(chǎn)品長(zhǎng)徑比更大且末端更光滑。樣品S1、S2、S4的長(zhǎng)徑比分別為55.56，33.33，35.71。
3.1.3超聲時(shí)間對(duì)產(chǎn)物長(zhǎng)徑比的影響
超聲時(shí)間較長(zhǎng)的晶須產(chǎn)品比超聲時(shí)間較短的晶須產(chǎn)品長(zhǎng)徑比更大，表面更光滑無裂紋，且結(jié)晶度更好。經(jīng)測(cè)量得超聲1h的產(chǎn)品的長(zhǎng)徑比為31.80，超聲時(shí)間為4h的產(chǎn)品長(zhǎng)徑比達(dá)到35.71。
 3.1.4硫酸用量對(duì)產(chǎn)物長(zhǎng)徑比的影響
當(dāng)硫酸用量較低時(shí)，溶液過飽和度較高。當(dāng)溶液過飽和度較高時(shí)，溶液中部分未溶解的二水硫酸鈣在降溫過程中充當(dāng)了晶種，使得溶液中二次成核作用明顯，降低了晶體的生長(zhǎng)速率但提高了成核率，使得產(chǎn)品表面粗糙且有裂紋。
3.2 X-射線衍射分析（XRD）
圖3.5、圖3.6分別為樣品S(a)、S5(b)、S3(c)、S2(d)、S4(e)、S1(f) 的XRD圖譜。其制備條件列于表3-1.
表3-1樣品制作條件
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