微波场中酸解煤矸石制取氧化铝的研究1
微波场中煤矸石酸解制备氧化铝的研究
冯臻
(江苏食品学院生物化工系,江苏淮安 223003)
摘要：微波法用煤矸石酸浸制取氧化铝，探索了硫酸浓度、原料粒度、酸浸时间对氧化铝浸出率的影响。结果表明，在液固比4：1条件下，硫酸浓度为4 mol/L，煤矸石的粒度为160um，浸取时间为25min，氧化铝的浸出率可达94％以上。比传统方法大大地节省时间和硫酸用量。样品进一步制成活性氧化铝，有较好的应用价值。
关键词：氧化铝；微波；煤矸石
中图分类号：TF802.32 文献标识码：A
煤矸石是储存在煤层之中或煤层顶底板的一种混合型粘土矿产，在开采煤层的同时将其开采出来，储量较为丰富，现在一些煤矿将其堆成矸石山，既占用土地又污染环境。若能充分利用起来，将是一批宝贵的财富。煤矸石主要矿物成分是高岭石、蒙脱石、埃洛石和三水铝石〔A1(OH)3〕、一水软铝石〔γ—AlO(OH)〕及一水硬铝石〔α—AlO(OH)〕［1，2］。我国大多数矿区的煤矸石具有氧化铝含量高、二氧化硅含量高、氧化铁及其它碱金属和碱土金属氧化物含量较低的特点，是提取氧化铝比较理想的原料。目前国内外生产氧化铝的方法有酸法、碱法和醇铝法。其中碱法又可分为拜耳法、烧结法和联合法［3，4］。我国氧化铝工业绝大多数采用烧结法和联合法，仅少数采用拜耳法。拜耳法生产氧化铝流程简单、能耗低，但要求铝土矿的铝硅比(Al／Si)值大于8，而煤矸石的铝硅比(Al／Si)值在5-7之间。烧结法和联合法可从中低品位的铝土矿中提取氧化铝，但其工艺流程长、生产能耗高、成本高、建设投资大，并且会产出大量的废渣不易利用。针对我国煤矸石的含铝特点，如何开发探索低能耗、低成本、低污染、铝资源利用率高的氧化铝生产新工艺，是我国煤炭工业以及氧化铝工业急需解决的技术问题。本文将探索在微波场中用无机酸处理煤矸石制备氧化铝的方法。用正交实验法研究了酸浓度、酸浸时间、煤矸石粒度对氧化铝浸出率的影响，初步确定了该法提取氧化铝的最佳工艺条件。
微波可激活溶液中的极性物质，如各种无机离子和具有永久偶极矩的有机分子等，促进化学反应快速进行［5，6，7］。当无机酸离子与反应物固体表面(如煤矸石)裸露的铝离子接触时，微波可以直接作用于这些活性点，迅速增强其活性，以利于反应物离子之间迅速发生反应，并使反应进行得很完全。
1 实验部分
1.1仪器及试剂
仪器：SYD-Ⅱ型间歇式微波炉，最大输出功率800 W；3K81C型真空干燥箱等。
试剂及原料：硫酸，氨水。均为工业级。煤矸石，取自江苏徐州庞庄矿区。其主要化学成分见表1。
表1 煤矸石主要化学成分/％
Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO MgO TiO2 Na2O K2O
63.2 24.8 3.71 2.10 1.32 3.60 0.41 0.34
作者简介：冯臻，男，1957年生，教授，从事化学、矿产化工及矿物在食品中的应用研究,e-mail:fsqxj@https://www.360docs.net/doc/1d15256875.html,
1．2 实验方法
1．2．1 样品制备
把煤矸石破碎至一定粒度，然后放于微波反应器中并加入一定浓度和体积的硫酸溶液，充分搅拌均匀，置入微波炉内在微波场中作用一定时间，所用功率为80%。取出自然冷却，然后真空过滤，滤饼用50 ~ 70℃左右的去离子水漂洗3 ~ 5次，溶出液即为硫酸铝溶液。将此溶液调至硫酸铝含量为6%，按计量快速加入15 ~ 20%的氨水，于室温下强烈搅拌反应50min，过滤，用去离子水洗涤，去除氢氧化铝表面吸附的杂质离子，滤饼在150℃下烘干即得氧化铝样品。
1．2．2 样品分析
用EDTA配位返滴定法测定溶液中硫酸铝的含量，以便在制备氧化铝时，调制硫酸铝浓度。并转换为煤矸石中A1203的浸出率。
由一系列初步实验可知，在微波场中用煤矸石酸解制备氧化铝的浸取率与硫酸浓度、浸取时间、浸取液固比、煤矸石粒度等因素均有不同程度的影响。但液固比对氧化铝浸取率影响不是很大，且由初步试验即可以确定为4：1。因此把浸取液固比作为固定因素，以硫酸浓度、浸取时间、煤矸石粒度作为可变因素，通过正交实验考察可变因素对煤矸石酸解制备氧化铝浸取率的影响，其水平因素见表2。
表2 正交实验水平因素表
A B C
水平硫酸浓度/mol/L 煤矸石粒度/um 浸取时间/min
1 3 200 15
2 4 180 25
3 5 160 35
2 结果与讨论
2．1 各因素对酸解煤矸石制备氧化铝浸取率的影响
按正交L9(33)试验方案煤矸石酸解制备氧化铝浸取率的实验结果及极差分析见表3。
表3 试验结果与极差分析
试验编号 A B C Al2O3浸取率/%
1 1 1 1 67.3
2 2 1 2 88.9
3 3 1 3 88.1
4 1 2 2 63.3
5 2 2 3 95.6
6 3 2 1 89.9
7 1 3 3 67.8
8 2 3 1 93.5
9 3 3 2 96.1
k1 66.1 81.4 83.6
k292.7 82.9 82.7
k391.4 85.8 83.8
R i125.3 4.4 1.2
由表3可以看出：硫酸浓度对氧化铝浸取率影响最明显，其次是煤矸石粒度，而浸取时间即微波作用时间的影响相对较小。确定其优化工艺条件为A2B3C2，并按这个工艺条件在徐州某化工厂进行了重现性工业化试验，结果见表4。
表4 重现性工业化试验结果
试验 A B C
编号硫酸浓度/mol/L 煤矸石粒度/um 浸取时间/min 浸Al2O3取率/% GY1 4 160 25 93.8
GY2 4 160 25 94.2
GY3 4 160 25 94.7
2．2 硫酸浓度的选择
由正交试验结果可以看出：随着硫酸浓度的增大，氧化铝浸出率逐渐增大。这是因为硫酸浓度增大，与煤矸石颗粒表面裸露的铝离子接触的SO42-增多，反应速率提高，在反应时间和煤矸石粒度相同的条件下，氧化铝的溶出速率随之增大。当硫酸浓度大于4 mol/L时，氧化铝浸出率增大不太明显。同时硫酸用量太大将增加氧化铝的生产成本，故将硫酸浓度控制在4mol/L。这个浓度大大低于常规方法，由铝土矿生产氧化铝所需90%的硫酸浓度（相当于16mol/L），而且需要在封闭的反应器中加热到200℃以上，能耗相当大。用微波法，反应温度一般在100℃以下，无需封闭反应器。这是因为一般加热法是由外向内传热，即先加热水，再由水将能量传递给SO42-，大量的能量被水吸收。微波能量的传递是由内向外进行〔2〕，微波将能量直接传递给SO42-，迅速增强SO42-的活性，使SO42-与煤矸石颗粒表面裸露的铝离子接触的机会增多，使氧化铝的溶出速度和溶出率都得到增加。大大地降低能耗，以节约宝贵的能源。
2．3 煤矸石粒度的选择
由表3正交试验结果可知，随着煤矸石粒度的减小，氧化铝的浸出率逐渐增大，当粒度为160um时，只要硫酸浓度在4mol/L以上，氧化铝的浸出率均在93%以上。这是因为煤矸石经研磨，一方面，一些玻璃体发生破裂，使得硫酸的扩散阻力变小，容易发生反应；另一方面，煤矸石粒度减小，比表面积增大，与硫酸的接触面积变大，反应速率提高。当粒度小于160um时，机械破碎难度增加，能耗增大，综合成本增高，故把煤矸石的粒度确定为160um。
2．4 酸浸时间的选择
煤矸石中的氧化铝被酸浸取的反应属于典型的液—固反应过程，对于固体无孔的实心颗粒，酸从液相向固相扩散，需要一定的时间，并且随着扩散的进行，反应也在进行。虽然在微波场中浸取时间对氧化铝的浸取率影响不明显，但适当延长浸取时间有利于溶液中SO42-与固体颗粒的接触，有利于提高浸取率。由表3的实验结果证明，氧化铝浸出率随着反应时间的延长逐渐增大。当时间大于25min时，氧化铝的浸出率增加不太明显，氧化铝浸出量已占煤矸石中的实际含量的95%左右，说明基本反应完全。在煤矸石粒度为160um的条件下，当反应达到一定程度，硫酸很难再向煤矸石内部扩散，而达到反应极限。如果继续延长反应时间，氧化铝浸出率提高不大，反而会增加能耗，降低生产能力。因此，综合考虑各种因素，确定反应时间以25min。这个反应时间比传统方法，由铝土矿生产氧化铝所需时间短得多，在硫酸浓度为16mol/L，反应温度为200℃时，后者的反应时间需2小时以上。如前所述，因为微波可以把能量直接传递给参与反应的离子，如本试验中的SO42-，使这些离子迅速被激活，活化能在瞬间得到上千万倍的提高，布朗运动速度加快、外层电子的活性增强，使离子
间的有效碰撞率提高，极大地加快了化学反应速率，从而使反应时间大大缩短。
3 氧化铝的应用试验
将制备的氧化铝样品研磨至150目，置于微波炉中活化40 min，制得的活性氧化铝样品，主要性能指标见表5。由表5可以看出，利用本实验氧化铝制备的活性氧化铝，各项性能指标
表5 活性氧化铝主要性能指标
指标Al2O3（%）SiO2（%）Fe2O3（%）Na2O（%）灼减（%）比表面积(m2/g) 市售A-P-ρ≥93 ≤0.054 ≤0.05 ≤0.4 5 ≥200
本实验样品≥94 ≤0.051 ≤0.04 ≤0.2 4 ≥230
均优于市场上消售的A-P-ρ型活性氧化铝产品。经徐州污水处理公司在实验室进行除氟试用，本实验活性氧化铝样品吸附脱氟效果好，容量稳定，经换算每立方厘米活性氧化铝可吸
附氟0.64克以上。另外还可以加工成各种类型的活性氧化铝产品，以适应不同的工业用途，如作干燥剂、催化剂等。
4 结语
1．微波场中用煤矸石酸浸提取氧化铝的优化条件为：硫酸浓度4mol/L，煤矸石粒度160um，浸取时间25min，液固比4：1。在此条件下，氧化铝的浸出率达94％以上。
2．本方法所需硫酸浓度为传统方法的四分之一，反应时间比传统方法缩短1.5h左右。具有生产效率高又节能的工艺特点。
3．用本实验氧化铝制备的活性氧化铝，各项性能指标均优于市场上消售的A-P-ρ型活
性氧化铝产品。经污水脱氟试验，应用性能良好。有关活性氧化铝系列产品的制备与性能等
详细研究，将另文进行报道。
4.本方法为煤矸石向精细化工方向开发利用指出了一条新路；同时又属于煤炭共、伴
生矿产资源的综合利用，变废为宝。工艺过程环境友好。少量废渣可用于建材或继续深加工，符合循环经济要求。有较好的工业应用前景。
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Study on the Preparation of Alumina Oxide with Acid Hydrolysis of Gangue
by Microwave Irradiation
Feng Zhen
(Biochemic-engineering Department JiangSu Food Colledge,huian JiangSu,China)
Abstract:The alumina oxide were prepared with gangue by microwave irradiation .The effects of sulfuric acid concentration,particle size of gangue,acid leaching time on leaching rate of alumina oxide were investigated. The research results showed that the optimum conditions of the technology is that sulfuric acid concentration 4 mol/L,particle size of gangue is less than 160um,acid leaching time 25 min，leaching rate of alumina oxide can reach more than 94％ when liquid to solid is 4：1.The acid leaching time and consuming of sulfuric acid of the technology are more less than traditional technology .The acting alumina oxide being prepared with the sample has better usability.
Key words: alumina oxide; microwave; gangue
《腐植酸有机肥中腐植酸的测定》编制说明
《腐植酸有机肥中腐植酸的测定》编制说明 一、工作简况：包括任务来源、协作单位、主要工作过程、起草组组成成员及其所做的主要工作等 本任务为陕西省质量技术监督局2014年地方标准制（修）定计划项目，主要由农业部食品质量监督检验测试中心（杨凌）完成，同时受到杨凌质量技术监督局、西北农林科技大学资源环境学院给与的大力支持。标准完成经过资料查阅、实验方案制定、参数验证、标准起草等过程。项目主要参与人员及分工如下：聂刚资料查阅、实验方案制定、标准起草； 朱占烨进行实验，对实验各参数进行验证； 李艳丽进行实验，对实验各参数进行验证； 李亚兰协助实验；对实验各参数进行验证。 任美娟协助实验；对实验各参数进行验证。 二、标准编制原则和确定标准主要内容：包括技术指标、参数、公式、性能要求、实验方法、检验规则等的依据（包括实验、统计数据）；地方标准修订项目还应当列出和原标准主要差异情况； 本标准依据GB/T1.1-2009规定的规则编制，包括范围、原理、分析步骤、结果计算等内容。主要对其中技术指标、参数进行实验验证。 1、方法提要： 腐植酸是一类酸性大分子羟基羧酸类有机物质，具有很强的络合、吸附性能，通常按照存在状态可以划分游离腐植酸和“结合态”腐植酸。游离腐植酸是酸性基团保持游离状态，用氢氧化钠溶液可直接抽提出的腐植酸。“结合态”腐植酸是指与Ca2+、Mg2+等高价金属离子相结合，需要焦磷酸钠进行离子置换从而抽提出的腐植酸。 本方法用焦磷酸钠碱液或氢氧化钠溶液从腐植酸有机肥中抽提腐植酸，再在强酸性溶液条件下，用重铬酸钾对其进行氧化。以实剂空白为基准，根据试样氧化前后重铬酸钾消耗量折算成含碳量百分比，经过碳系数的换算来表示腐植酸的含量。
消解所用酸的种类和用量
消解所用酸的种类和用量 消解试样使用最广泛的酸是HN03、HCl、HF、HCl04、H202等都是良好的微波吸收体，它们在微波炉中的稳定性、沸点和蒸汽压以及与试样的反应。 （1）HNO3（比重1.42，70%水溶液，w/w） 在常压下的沸点为120℃。在0.5MPa下，温度可达176℃，它的氧化电位显著增大，氧化性增强。能对无机物及有机物进行氧化作用。金属和合金可用硝酸氧化为相应的硝酸盐，这些硝酸盐通常易溶于水。部分金属元素，如Au、Pt、Nb、Ta、Zr不被溶解。Al 和Cr不易被溶解。硝酸可溶解大部分的硫化物。 硝酸消化的主要有机样品有：饮料、植物、废水、聚合物等。 （2）HCl（1.19，37%），沸点110℃ HCl不属于氧化剂，通常不用来消解有机物。HCl在高压与较高温度下可与许多硅酸盐及一些难溶氧化物、硫酸盐、氟化物作用，生成可溶性盐。许多碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、硼酸盐和各种硫化物都能被盐酸溶解。 （3）HCl04（72%），沸点130℃ 是一种强氧化剂，能彻底分解有机物。但高氯酸直接与有机物接触会发生爆炸，因此，通常都与硝酸组合使用。或先加入HN03反应一段时间后再加入HC104。HC104大都在常压下的预处理时使用，较少用于密闭消解中，要慎重使用。 （4）HF（38.3%），沸点112℃ 在密闭容器中达180℃，会产生约0.8Mpa 的分压，能有效地使硅酸盐变成可挥发的SiF4，而留下其他要测量的元素。少量HF与其他酸相结合使用，可有效地防止样品中待测元素形成硅酸盐。 （5）H2O2(30%)，沸点107℃ 过氧化氢的氧化能力随介质的酸度增加而增加。H202 分解产生的高能态活性氧对有机物质的破坏特别有利。使用时通常先加HN03预处理后再加入H2O2 。 （6）H2S04（1.84，98.3%），沸点338℃ 硫酸是许多有机组织、无机氧化物、合金、金属及矿石等的有效溶剂。它几乎可以破坏所有的有机物。但在密闭消解时要严格监控反应温度，因为浓H2S04在达到沸点温度时可能熔化聚四氟乙烯内罐，浓H2S04的沸点是338℃，而聚四氟乙烯的使用温度不能超过240 ℃。所以，一般不单独用H2S04，而是与HN03一起组合使用。 （7）HP04（1.71，85%），沸点158℃ 磷酸有较低的蒸气压，在0.8MPa时温度可达240 ℃。热HP04 适用于消解那些用HCl消解时会使某些特定痕量组分挥发损失的铁基合金,磷酸还可溶解铬矿、氧化铁矿、铝炉渣等。在微波消解时，常常采用两种或两种以上的酸组合（混合）使用，消解效果更好。常使用的混合酸有以下几种。 （1）水，HCl:HNO3=3:1 v/v 王水需现配现用。王水可用来溶解许多金属和合金，其中包括钢、高温合金钢、铝合金、锑、铬和铂族金属等。植物体与废水也常使用它来进行消化。王水可从硅酸盐基质中酸洗出 部分金属，但无法有效的加以完全溶解。除王水外，硝酸和盐酸还常以另外的比例混合在一起使用, 所谓的勒福特（Lefort）王水，也叫逆王水，是三份硝酸与一份盐酸的混合物。 可用来溶解氧化硫和黄铁矿。 （2） HN03:H2S04, 常用的比例为1:1(v/) 这种混酸的最高温度仅比单纯HN03时的最高温度高10℃左右。高温条件下，易于形成硫酸盐络合物，还具有脱水和氧化的性质。通常在完成最初的消化后，可加入H2O2 以完成
高岭土生产工艺标准技术
1.1.1.产品规模 一级高岭土：12万吨/年；二级高岭土：8万吨/年 建筑用砂：5万吨/年；黄铁矿：1万吨/年。 工艺技术方案目前国内高岭土湿法深加工技术比起传统技术有所提高，但在关键技术和关键工艺方面仍然落后国外，特别在自动化程度、成套技术、生产效率和工艺稳定性等方面与欧美、日本还有较大差距。随着石化、造纸、陶瓷、耐火材料等行业的发展，这些行业对高档高岭土的需求在不断地上升，市场不断扩大。高档高岭土行业的发展瓶颈已经显现，需要更加先进的技术、工艺、装备，更加稳定的产品性能、高产能、高效率。 本项目采用自主研发的新技术、新工艺、新装备，淘汰落后的技术、工艺、装备和产能。本项目开发的新型捣浆机用于原料制浆过程中矿物的分散，比原来的制浆时间短，矿物与杂质分离的更完全，有助于后道工序的分选作业。新的分选装备小口径高压旋流器的开发，提高了更细粒级矿物的分级。高档高岭土生产线将采用新的干燥技术比原干燥节约用地70%，干燥效率提高了50%。整条生产线自动化程度提高了，降低了生产和管理成本，同时提高了生产流程的稳定性。项目使用自主开发专利技术 依据流程先后矿浆自流原则，依次布置。原料预处理车间布置在最高处，然后依次为制浆车间、分选车间、超细磨车间、超导磁选车间、压滤车间、干燥车间、轧粒包装车间、中尾矿处理车间。具体详见总平面布置图。
1.1. 2.主流程工艺流程主流程工艺详见附图2“主流程数质量流程图”，进料总量24.22万吨，生产 一级高岭土系列产品10.4万吨，二级高岭土系列产品8万吨，一级品三氧化二铝含量大于35%，铁含量小于0.5%，-2um以下88%，二级品三氧化二铝含量大于30%，铁含量小于0.8%，-2um以下75%。 1.1. 2.1.原料预处理系统运送至原料仓库的原料需要进行破碎至5cm以下。破碎后的原料再通过振动 筛给到皮带输送机，由皮带输送机输送至原料储存料仓。 1.1. 2.2.高浓度制浆系统原料储存料仓中的原料通过板式给料机按一定的给料量加入至捣浆池中，同时 加入水和能使矿浆分散的分散药剂，配制矿浆浓度30%左右，进行高速搅拌打散。 超细磨剥系统浓缩后的精矿矿浆加入混合分散剂，使矿浆完全分散，具有良好的流动性，控制矿浆浓度在45%左右，由变频螺杆泵输送至超细磨剥机进行研磨剥片。 1.1. 2. 3.分选、分级系统高速分散后的矿浆首先进入粗选作业，经过水力旋流器?200、?150，粗选后的 溢流矿浆再进入精选作业，分别经过?75、?25，最后经过超细分级高压旋流器?10。 1.1. 2.4.压滤系统经过分选后的精矿矿浆由柱塞泵输送至大型自动压滤机进行压滤脱水，把浓度为8% 的矿浆压滤成含水30%的半成品。 1.1. 2.5.干燥系统 经过压滤脱水后的半成品送至干燥架进行自然干燥，干燥后成品含水为15%左右。 1.1. 2.6.轧粒、包装系统干燥后的成品运送至轧粒、包装车间，经过破碎机把干燥后的高岭土泥饼破碎 机至3cm～5cm粒径大小的粒状，再经过提升机提升至成品缓冲料仓，然后通过自动卸料方式进入自动包装机进行包装。 1.1. 2.7.中尾矿处理系统经分选系统中粗选作业处理后得到的尾矿以及由?25水利旋流器分选后的尾 矿再经过堆放、风化、解离后加水、分散剂进行二次三次选别，浓缩、压滤、干燥、轧粒包装。 最终产生的粗尾矿再次经过摇床等粗选设备进行粗尾矿的选别作业，分选出石英砂、黄铁矿、高岭土。 1.1. 2.8.选矿废水净化系统主流程和中尾矿系统中压滤机排出的含酸性比较强的废水、浓缩过程中排出 的废水、清洗压滤布产生的废水均排到废水处理系统，通过加入混合药剂，中和掉多余的硫酸根离子等，净化水质，净化后的水进入到循环水池再利用。在制浆过程中需要加入碱性分散剂，而处理后的水偏碱性，这样可以节约大量的药剂。 1.1. 2.9.超细改性系统为开拓占领高端市场，项目设计充分利用公司取得的超细改性工艺技术，建设一 条利用本项目生产的一级高岭土为原料，通过超细改性工艺的2000吨/年的改性高岭土生产线。 1.1. 2.10.破碎系统、原料储存系统原料从公司厂矿或车站码头用自卸车、集装箱货车或农用货车等 运至原料仓库储存。原料棚建在主流程原料棚的北侧山坡上，面积约350m2。根据需要对原料进行
腐殖酸及其衍生物在水处理中的应用(一)
腐殖酸及其衍生物在水处理中的应用(一) 摘要：腐殖酸是大量存在于土壤、河湖海沉积物以及风化煤、褐煤、泥炭中的天然有机高分子化合物。介绍了腐殖酸的组成、结构和性质；阐述了其在水处理中的应用及发展前景。表明腐殖酸是一种性能优良、来源广泛、价格低廉的新型水处理材料。 关键词：腐殖酸衍生物废水处理 腐殖酸（又称胡敏酸Humicacid，简称HA）是一种广泛分布于自然界的有机高分子化合物，大量存在于土壤、河湖海沉积物以及风化煤、褐煤、泥炭中，是构成土壤和水体中有机质的主要成分。其作为染色助剂、粘合剂、水处理剂、水质稳定剂和锅炉阻垢剂等广泛应用于电镀、印染、石油、医药、环保等方面。 1腐殖酸的化学组成、结构和性质 腐殖酸是由C、H、O、N、S等元素组成。工业上所用腐殖酸多数是用碱溶酸析的方法从风化煤、褐煤和泥煤中提取出来的。一般认为，腐殖酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复杂混合物，它的大小约由10个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元又是由核、桥、键、活性基团组成，各种类型的腐殖酸普遍存在苯的衍生物，脂肪酸、苯羧酸、酚羧以及它们的衍生物。腐殖酸是一种亲水性可逆胶体，比重在1.330～1.448之间，通常腐殖酸多呈黑色或棕色胶体状态，其颜色和比重随煤化程度的加深而增加。腐殖酸具有疏松的“海绵状”结构，使其产生巨大的表面积（330～340m2/g）和表面能，构成了物理吸附的应力基础。由于腐殖酸分子结构中所含的活性基团能与金属离子进行离子交换、络合或螯合反应，因此可用来处理重金属离子废水、印染废水和其他工业废水。 2腐殖酸在水处理中的应用 2.1处理重金属离子废水 重金属离子废水是一种对生态环境危害极大的工业废水，重金属离子进入环境后参与食物链直接威胁人体健康，带来严重后果。目前对含重金属离子Pb2＋、Cu2＋、Cr3＋、Cd2＋等的废水处理方法主要分为两类：一类是将溶液中的金属离子转变为不溶性物质，如化学沉淀法、电解还原法1]等；另一类是不改变金属离子化学形态条件下的缩合分离，如离子交换法和交换纤维法〔2，3〕等。化学沉淀法通常是向废水中加入化学药剂，使重金属离子生成不溶的或难溶的化合物沉淀析出，但此法所用沉淀剂价格较贵，处理中易排出有害气体，反应后残留物的去除还存在一定困难；电解还原法是通过电解作用使重金属离子在电极上析出，此法操作简便，不必消耗化学药剂，但电和金属电极消耗大，而且在处理过程中产生大量的污泥还需要进一步的处理；离子交换法处理效果好，但处理废水成本较高。交换纤维是一种新型的交换材料，其特点是比颗粒状吸附剂交换速度快，多用于各种无机离子的分离、提取（如重金属、贵金属等），但用于处理废水成本较高。而泥炭价格低，其中含有腐殖酸及羟基、羧基、醌基等活性基团，可与水中重金属发生离子交换、络合反应及表面吸附作用〔4,5〕，对重金属离子具有很好的去除效果，去除率均在97%以上，且具有较强的抗Ca2＋、Mg2＋干扰能力。吸附重金属离子后，经过解析脱附再生处理可循环利用〔6〕。王兰等〔7〕利用大同风化煤粉中的腐殖酸处理天津某厂含镉电镀废水，使处理前含镉量为92.5mg/L的水，处理后镉含量降为0.1mg/L，去除率为99.8%，达到国家规定的排放标准。王兰等〔7〕还利用吉林黄泥河泥炭（腐殖酸含量42.6%，粒径＜60目)对长春某厂的电镀含铬废水进行吸附实验，常温下间歇搅拌，吸附5h后，铬的去除率达96.6%以上。 2.2处理染色废水 染料废水在处理中脱色是一个难题。利用泥炭腐殖酸作为阳离子染料脱色剂用于处理阳离子印染废水，无论色度有多高，通过泥炭脱色剂滤层，都可达到无色透明，经脱色处理后的污水可循环利用。泥炭吸附剂也可以把染色废水中毒性较大的阳离子缓染剂（1227）和柔剂VS等去除97%以上。陈仙〔8〕利用腐殖酸钠对印染废水进行处理研究，实验结果表明，对
褐煤腐植酸提取技术及应用研究进展 张传祥
一第24卷第1期 洁净煤技术 Vol．24一No．1一一2018年 1月 Clean Coal Technology Jan.一 2018一 褐煤腐植酸提取技术及应用研究进展 张传祥1,2,3,张效铭1,2,3,程一敢1,2,3 (1.河南理工大学化学化工学院,河南焦作一454000;2.煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南焦作一454000; 3．河南省煤炭绿色转化重点实验室,河南焦作一454000) 摘一要:褐煤由于水分高二热值低二稳定性差等缺点限制了工业化应用三但褐煤腐植酸含量高,从中提取的腐植酸具有较高的生化活性,在工业二农业二医药二环保等领域得到了广泛应用三论述了腐植酸提取技术的研究进展和应用,重点阐述了碱提取法二酸提取法二微生物溶解法提取腐植酸工艺流程和机理三寻找绿色环保二工艺稳定二价格低廉二效率高的提取工艺和扩展腐植酸的应用领域是腐植酸研究的重要方向三 关键词:低品质煤;腐植酸;提取;应用 中图分类号:TQ536．9一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2018)01-0006-07 Research progress on extraction technology and application of lignite humic acid ZHANG Chuanxiang 1,2,3,ZHANG Xiaoming 1,2,3,CHENG Gan 1,2,3 (1.College of Chemistry and Chemical Engineering ,Henan Polytechnic University ,Jiaozuo 一454000,China ;2.Collaborative Innovation Center of Coal Work Safety ,Jiaozuo 一454000,China ;3.Henan Key Laboratory of Coal Green Conversion ,Jiaozuo 一454000,China ) Abstract :Industrialized application of lignite is restricted,due to its high moisture content,low calorific value and poor stability.However,lignite coal contents highly humic acid,and the extraction of humic acid has high biochemical activity,which has been widely used in the fields of agriculture,medicine,environmental protection and other fields.In this paper,the research progress and application on humic acid extraction were reviewed.The process and mechanism of extraction of humic acid by alkali extraction,acid extraction,microorganism were emphatically described.The preparation of the green,stable,low price,high yield humic acid,and its application expansion are the research priority of humic acid. Key words :low -rank coal;humic acid;extraction;application 收稿日期:2017-12-09;责任编辑:张晓宁一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.2018.01.002 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51404098,U1361119);河南省国际科技合作资助项目(152102410047);河南省自然科学基金资助项目(162300410115);中国博士后科学基金第60批面上资助项目(2016M602240);河南省博士后科研项目启动经费(172524) 作者简介:张传祥(1970 ),男,河南台前人,教授,博士生导师,主要从事矿物加工二煤基炭材料应用方面的研究三E -mail :zcx223@https://www.360docs.net/doc/1d15256875.html, 引用格式:张传祥,张效铭,程敢.褐煤腐植酸提取技术及应用研究进展[J].洁净煤技术,2018,24(1):6-12. ZHANG Chuanxiang,ZHANG Xiaoming,CHENG Gan.Research progress on extraction technology and application of lignite humic acid[J].Clean Coal Technology,2018,24(1):6-12. 0一引一一言 腐植酸(humic acid,HA)主要是由动植物遗骸,经过微生物分解二转化和一系列地球物理化学反应形成和积累起来的一类有机高分子聚合物,广泛存在于水体二土壤二泥炭二褐煤二风化煤及页岩等含碳沉积岩中[1]三腐植酸结构中含有丰富的羧基二酚羟基二羰基二磺酸基和甲氧基等活性含氧官能团,对其酸性[2]二离子交换性[3-4]二胶体性能[5]及络合性能[6] 有重要的影响三根据腐植酸在酸碱性溶液及有机溶液中溶解度和颜色不同可分为:黄腐酸(FA)二棕腐酸和黑腐酸3类,其分子质量依次递增,从几百到几十万不等三其中黄腐酸既溶于酸又溶于碱;棕腐酸可溶于碱二乙醇和丙酮;黑腐酸只能溶于碱性溶液三按照腐植酸生产方式的不同,可分为原生腐植酸和再生腐植酸(又称次生腐植酸)三 我国褐煤资源丰富,储量占煤炭总储量的55% 以上[7]三由于低阶煤含水量高二热值低二灰分高二稳 6
煤矸石提取氧化铝工艺设计
煤系固体废弃物（煤矸石）处理工艺设计 煤系固体废弃物主要成分为煤矸石、粉煤灰和锅炉渣。煤矸石的来源于煤的开采、加工过程。粉煤灰和锅炉渣来源于煤的利用过程(火力发电)。本工艺设计主要针对煤矸石的资源化处理。 一、煤矸石的来源 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排出的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。它包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。一般每采1t原煤排出矸石0.2t左右。 煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石，是指煤矿建设生产过程中所排放出的固体废弃物的总称。煤矸石的来源主要有以下三个方面 （1）岩石巷道掘进时产生的煤矸石，通常称为原矿石，占煤矸石的60%-70%。主要岩石有泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。 （2）采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里所产生的煤矸石，占煤矸石的 10%-30%。煤层顶板常见的岩石包括泥岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩；煤层底板的岩石多为泥岩、页岩、黏土岩、粉砂岩；煤层夹肝的岩石有黏土岩、碳质泥岩、粉砂岩、砂岩等。 （3）煤炭分选或洗选过程中产生的煤矸石，又被称为洗矸石，约占煤矸石的5%。其中主要由煤层中的各种夹石如高岭石、黏土岩、黄铁矿等组成。 二、煤矸石的特性 2.1 煤矸石的组成 煤矸石的组成有有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成的混合物。一般，煤矸石的热值：837~418KJ/kg。 煤矸石的化学组成，% 主要矿物包括高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。 2.2 煤矸石的外观特征和显微结构 2.2.1 外观特征碳质页岩为黑色或黑灰色，层状结构，表面有油脂光泽，不完全理解，不规则块状，断面参差，易碎，滴入稀盐酸有小气泡缓慢放出。 泥质页岩为黄灰色或黑褐色，土状光泽，有松疏的黑色小粒，片状结构，不完全理解，质软性脆，不规则块状，易碎，滴入稀盐酸不起反应。 砂质页岩为深灰色或灰白色，腊状光泽，结构较泥质、碳质页岩粗糙坚硬，组成均一，沿层理有草叶状条痕，极不全完解理，滴入稀盐酸有气泡放出，还有铁锈斑点。 2.2.2显微结构 碳质页岩以不透明黑色矿物为主，有少量石英和粘土矿，泥质页岩以石英为主，有一定量的不透明黑色矿物和少量云母；砂质页岩主要是石英和云母，还有一定量的不透明矿与碳酸盐矿物，石英颗粒较粗。碳质页岩和泥质页岩在出煤井时含有较多的碳质，往往还含有胶质有机物、树脂，孢子以及其他植物残体，随着含量的增加岩石颜色加深，经长期堆积，内部发热自燃，大部分已起一定煅烧作用，使表面形成一层很厚的硫酸铝或其他复盐。砂质岩出井煤时，块度较其他页岩大，难粉碎，不自燃，难风化。 2.3 煤矸石的物理特性 1、可塑性 煤矸石必须经细碎后才有塑性，矸石中砂岩塑性较页岩差。混合矸石经粉碎至250目筛筛余>2%时,其可塑指标可达2.8~3相应含水率为23~25%,如果进一步细碎至300目筛筛余<2%,则塑性会更大.
微波消解知识
转一篇文章： 密闭微波样品消解原理及常识 刘伟阎军武刚 The Knowledge of Hermetic Microwave Digestion 4样品制备目标和原则 现在，在生物有机物样品及矿物岩石、矿石、矿渣和玻璃等痕量元素分析中，常常是从待分析物的溶样开始，绝大多数都要进行化学预处理，要把固体制成溶液，需要分解和破坏样品基体。一般使用原子吸收或发射光谱分析元素时，若样品为水溶液时，通常都可以达到极佳的分析结果。非水溶液也可以分析，但是样品溶液中，高浓度的有机化合物对某元素会引起严重的分析干扰问题。绝大部分的样品都无法直接进行固体分析，因此必须先转变成溶液型态。在分析前先经过消化处理，大多情况下都可产生较精确的分析结果。以下为样品消解前处理所应考虑的前提: 4.1确定样品消解是否必要 1）.没有样品消解能否分析？ 2）.通过消解样品能否改善分析？ 4.2理想样品制备的进行步骤 1）.将固体和液体样品转化成液体溶液，以避免在测定中阻塞仪器液体传输及雾化系统。 2）.破坏所有的有机物质使它不会干扰火焰燃烧或增加背景讯号。 3）.把感兴趣的分析物以可检测的浓度保留在溶液中。 4）.不加任何元素或化合物干扰离子。 5）.调整样品的粘度和颗粒百分比到分析的最佳条件。 4.3采用微波消解手段的十大理由 1）与加热板消化比较时，消化可快4－100倍完成。 2）通常采用的2450MHz的微波，只能导致分子（粒子）运动，不引起分子结构变化，从而不会改变消解反应的方向。 3）微波直接向样品释放能量（热是副产物），避免了传统方式(热传导、热对流）中能量的损失，提高了能量的使用效率。 4）大多数传统试剂在微波消解中仍然可以使用，因此对大多数的反应操作者无须改变试剂的种类。且用于消化的酸类不会因为其活性成分的蒸发而降低或失去强度。 5）样品的消解可以进行的更精确、彻底。在许多消化程序中可避免过氯酸的使用，如HNO 3在微波消化期间，基于消化瓶内压力的缘故，会产生较高的温度而得到较好的消化结果，以取代过氯酸的使用。 6）密闭微波消解可通过提高温度／压力协助反应，使反应物在特定温度下发生快速分解，减少分解所需的时间，提高工作效率，对传统方法这是不可能的。 7）挥发元素如：As，Hg等可被保留在消化溶液中，防止挥发造成结果的偏差和对环境的污染。同时也使操作人员避免接触酸雾和有害的气体，如氢氟酸。 8）由于微波消解试剂用量少且密闭，可消除由于空气传播的微粒或渗出现象而导致的样品污染。因此有较低的空白值。 9）最先进的微波消解仪器能够通过磁控管的自动调节，定量的控制微波能量的传递，以此控制分解条件并实现对反应的自动控制。避免了人为操作产生的错误和误差。 10）通过温压控制可以保证消解的质量，保证反应一致的平行性和重复性。 5酸与样品分解 消解的目的是希望酸能分解样品基体同所感兴趣的金属离子形成可溶盐。硝酸及过氯酸等氧化性的酸类，是最常用来破坏有机物质与分解金属化合物的试剂。有机物质氧化成
近十年腐植酸应用研究综述_李威
专题评述 近十年腐植酸应用研究综述 李 威 邹立壮 朱书全 钱芬芬 （中国矿业大学化学与环境工程学院 北京 １０００８３） 摘 要：综述了近十年腐植酸应用研究的进展，介绍了其在农业、园林业、工业、环境工程、医药卫生等领域的研究成果，着重介绍了腐植酸基保水剂，并对其研究前景作一展望。 关键词：腐植酸 进展 保水剂 中图分类号：ＴＱ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－９２１２（２００６）０３－０００３－０６ The General Statement on Humic Acid Application in Recent Ten Years Li Wei, Zou Lizhuang, Zhu Shuquan, Qian Fenfen (School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083) Abstract: It reviews the progress in humic acid application in recent ten years, and introduces the achievements made on agriculture, horticulture, industry, environmental engineering, and pharmaceuticals etc., and absorbents of humic and acrylamide is introduced stressly. The potential development of the research on humic acid is also prospected. Key words: humic acid; progress; superabsorbent polymer 腐植酸广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋中。自然界中的泥炭、褐煤和风化煤中含有丰富的腐植酸［１，２］。它是影响环境生态平衡的重要因素，也是潜在的、可大力开发和综合利用的有机资源［３］。近些年来，在广大科技工作者的不懈努力下，腐植酸的开发利用工作取得了长足进步，使得腐植酸类物质在农业、园林业、畜牧业、养殖业、医药卫生、工业、环境工程等领域的研究与应用都有了新的进展。 １ 腐植酸在农业领域的应用 １．１ 制造腐植酸类肥料 腐植酸在农业领域的研究开发利用是最多的，也是我国２０世纪７０年代开展腐植酸综合利用的初衷，目的是为了缓解当时化肥总量不足的困难［４，５］。实践证明，腐植酸对西红柿、棉花、葡萄等作物的生长具有类似于荷尔蒙的刺激作用［６］。目前，腐植酸已成为农业上应用的抗旱剂、叶面肥、调整剂及复配产品的主要成分［７］。 １．１．１ 制造腐植酸类液肥 腐植酸喷洒在叶面上后，能使叶面气孔缩小，减少水分蒸腾，提高农作物抗旱能力。腐植酸已主要作为植物调整剂用于叶面肥的组分，在农业上正获得越来越广泛的应用［２，４］。如中国科学院化学研究所的“华硕８２８”、广东的“叶面宝”、北京的“万得福”、保定的“万家宝”和河北的“高美施”等叶面肥均属此列。自１９９７年１２月至２００１年７月，在我国农业部登记的各种形式的叶面肥生产企业已有５３家。白燕等［８］利用改性泥炭提取出的腐植酸，溶于水后加入常量、微量元素配制成的液体肥料，在蔬菜上施用后能改善蔬菜品质，增加产量２０％左右。关敏等［９］在腐植酸溶液中复配ＮＰＫ常量元素和络合铜、铁、锌、锰等微量元素制成的腐植酸植物营养液具有改良土壤、对氮磷钾肥增效、刺激作物生长、增加产量、改善农产品品质等优点。 生物技术如能充分利用黄腐酸分子量小、生物活性高、水溶性好、抗硬水能力强以及螯合能力强等特点，制成生物技术黄腐酸微肥，既能补充农作物所需的微量元素，又能发挥黄腐酸对植物的生长调节作用［１０，１１］，比传统腐植酸类叶面肥具有更优异的提高作物微量元素吸收率、增强抗病性和抗硬水能力强等特点。因此研究开发此类液体微肥对农业节水及农作物质量和产量的提高均有着重要意义。
消解用酸种类和用量
消解试样使用最广泛的酸是HN03、HCl、HF、HCl04、H202等都是良好的微波吸收体，它们在微波炉中的稳定性、沸点和蒸汽压以及与试样的反应。 （1）HNO3（比重1.42，70%水溶液，w/w） 在常压下的沸点为120℃。在0.5MPa下，温度可达176℃，它的氧化电位显著增大，氧化性增强。能对无机物及有机物进行氧化作用。金属和合金可用硝酸氧化为相应的硝酸盐，这些硝酸盐通常易溶于水。部分金属元素，如Au、Pt、Nb、Ta、Zr不被溶解。Al 和Cr不易被溶解。硝酸可溶解大部分的硫化物。 硝酸消化的主要有机样品有：饮料、植物、废水、聚合物等。 （2）HCl（1.19，37%），沸点110℃ HCl不属于氧化剂，通常不用来消解有机物。HCl在高压与较高温度下可与许多硅酸盐及一些难溶氧化物、硫酸盐、氟化物作用，生成可溶性盐。许多碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、硼酸盐和各种硫化物都能被盐酸溶解。 （3）HCl04（72%），沸点130℃ 是一种强氧化剂，能彻底分解有机物。但高氯酸直接与有机物接触会发生爆炸，因此，通常都与硝酸组合使用。或先加入HN03反应一段时间后再加入HC104。HC104大都在常压下的预处理时使用，较少用于密闭消解中，要慎重使用。 （4）HF（38.3%），沸点112℃ 在密闭容器中达180℃，会产生约0.8Mpa 的分压，能有效地使硅酸盐变成可挥发的SiF4，而留下其他要测量的元素。少量HF与其他酸相结合使用，可有效地防止样品中待测元素形成硅酸盐。 （5）H2O2(30%)，沸点107℃ 过氧化氢的氧化能力随介质的酸度增加而增加。H202 分解产生的高能态活性氧对有机物质的破坏特别有利。使用时通常先加HN03预处理后再加入H2O2 。 （6）H2S04（1.84，98.3%），沸点338℃ 硫酸是许多有机组织、无机氧化物、合金、金属及矿石等的有效溶剂。它几乎可以破坏所有的有机物。但在密闭消解时要严格监控反应温度，因为浓H2S04在达到沸点温度时可能熔化聚四氟乙烯内罐，浓H2S04的沸点是338℃，而聚四氟乙烯的使用温度不能超过240 ℃。所以，一般不单独用H2S04，而是与HN03一起组合使用。 （7）HP04（1.71，85%），沸点158℃ 磷酸有较低的蒸气压，在0.8MPa时温度可达240 ℃。热HP04 适用于消解那些用HCl消解时会使某些特定痕量组分挥发损失的铁基合金,磷酸还可溶解铬矿、氧化铁矿、铝炉渣等。在微波消解时，常常采用两种或两种以上的酸组合（混合）使用，消解效果更好。常使用的混合酸有以下几种。 （1）水，HCl:HNO3=3:1 v/v 王水需现配现用。王水可用来溶解许多金属和合金，其中包括钢、高温合金钢、铝合金、锑、铬和铂族金属等。植物体与废水也常使用它来进行消化。王水可从硅酸盐基质中酸洗出 部分金属，但无法有效的加以完全溶解。除王水外，硝酸和盐酸还常以另外的比例混合在一起使用, 所谓的勒福特（Lefort）王水，也叫逆王水，是三份硝酸与一份盐酸的混合物。 可用来溶解氧化硫和黄铁矿。 （2）HN03:H2S04, 常用的比例为1:1(v/) 这种混酸的最高温度仅比单纯HN03时的最高温度高10℃左右。高温条件下，易于形成硫酸盐络合物，还具有脱水和氧化的性质。通常在完成最初的消化后，可加入H2O2 以完成消化。但是，只有当液量减少且冒S02气体后才能添加H202 。用它消解的样品有：聚合物、脂肪及有机物质。
从铝土矿中提取铝教案
《从铝土矿中提取铝》教案 教学安排：1课时 课型：新授课【教学理念】 本堂课的内容为《从铝土矿中提取铝》，本节课遵循新课程标准提出的“学为主体，教为主导“的教学理念。紧密联系生活实际，做到”从生活走进化学，从化学走向社会“的观念。 【教材分析】 一、教材内容、地位与作用 本节课是选自苏教版化学必修1第三专题第一单元第一课时的内容，从铝土矿中提取铝这堂课的内容是教学考纲中的一个重要知识点，同时也是高中阶段无机化合物学习的一个重要组成部分。对于教材的前后内容而言，它是对专题二的无机化合物学习的延续，同时也是人类发现化学物质过程的一个强化。对于整个阶段的化学学习有一个延续的作用。 二、教学目标 根据《新课程标准》以及《高中化学教学参考》确立了三维目标如下： 知识与技能：理解从铝土矿制备铝的工艺流程； 掌握从铝土矿制备铝工业中的主要反应方程式。 过程与方法：通过学习从铝土矿中提取铝的工艺流程，培养分析、归纳、概括知识的能力。 情感态度与价值观：培养科学学习习惯于热爱科学的情操。 三、教学重点、难点 重点：从铝土矿制备铝的工艺流程及其重要反应方程式； 难点：从铝土矿制备铝的工艺流程及其重要反应方程式。 【学情分析】 一、知识结构与方法基础
本节课所面对的学生，已经学习非金属元素氯、溴、碘及其化合物的性质与应用和金属元素钠、镁及其化合物的性质与应用，对于无机化合物有了一定的知识结构。同时通过专题一得学习，知道了人们认识化学物质的基本方法，拥有了一定的方法基础。 二、年龄段特点 处于高一这个年龄段的学生，思维的逻辑性并不太强，对于理论性的知识学习情趣与学习能力也不太强。但是群体好奇心强，对于探究性活动与实验活动的学习兴趣比较的高。因此课堂设计必须要适应于学生的这一年林孤单特点。 【教学方法】 一、教法：讲述法 讲述法是最传统的教学方式，同样是化学教学中教普遍使用的教法。本节课主要教学内从铝土矿制备铝的工艺流程，对于流程的讲述，采用讲述法能更好的掌握课堂进度，完成教学内容。 二、学法：小组讨论法 学生通过积极参与课堂，进行小组讨论，既是一种知识学习的良性竞争，又可以培养学生自主学习能力，在学会知识的同时学会学习，乐于学习。 【教学手段】 【教学流程】
微波消解试题(含答案)
单位： 科室： 姓名： 微波消解培训测试 一、列举5种不能进行微波消解的物质。（10分） 答：炸药（TNT，硝化纤维等）、推进剂（肼，高氯酸胺等）、高氯酸盐、二元醇（乙二醇，丙二醇等）、航空燃料（JP-1等）、引火化学品、醚（熔纤剂-乙二醇苯基醚等）、丙烯醛、酮（丙酮，甲基乙基酮等）、烷烃（丁烷，己烷等）、乙炔化合物、双组分混合物（硝酸和苯酚，硝酸和三乙胺，硝酸和丙酮等）、硝酸甘油酯，硝化甘油或其它有机硝化物、丙三醇（甘油），以上物质任意五种即可。（每种正确得分2分） 二、简述MARS方法编辑中设置功率平台的意义和选择依据。(10分) 答：功率平台三个1600W、800W、400W，代表功率控制精度，控制为0-100%。1600W的控制精度是16W，400W的控制精度是4W。当样品数量很少时，控制精度要求高，所以功率设置要低。选择的依据为1-3个消解罐使用400W。3-6个消解罐使用800W，6个以上使用1600W。（两个要点，各5分） 三、在微波消解仪中，样品为什么要尽量分散对称摆放？(10分) 答：以保证微波加热的均匀性以及测温的准确性。微波吸收体过于集中比列于加热和散热的效果。 四、微波消解后上机分析元素回收率偏低的原因有哪些？(10分) 答：结果偏低可能原因是多方面的。主要有以下几个：1、操作问题（2分），比如称量错误，样品预处理不好等。2、样品损失（2分），来源多方面的，如加样到消解罐中时损失等。3、消解效果不好（3分），需要改进消解方法或者调整酸体系配置。4、后期分析问题（3分），调整标准曲线或者提高信噪比，或者使用更高精度的分析仪器。 五、为什么要保持罐体的清洁与干燥？(10分) 答：由于微波是分子内加热，只要有溶液态物质存在，既可以吸收微波。所以罐体上如果有污染或者溶液存在，就会被加热，从而导致罐体变形甚至泄露的发生。带来不必要的损失。 六、微波消解使用的酸试剂体系有什么要求？（10分） 答：HNO3、HCl、HF无限制使用（2分），H2O2可以适当添加，以促进消化效果，H2SO4、H3PO4限制使用（2分），H3ClO4禁止使用（2分）。消解试剂体积在8-30ml（2分）。试剂体系要求8-30ml（2分）。 七、高压消解罐存在金属元素污染如何清洗？（10分）
高纯纳米三氧化二铝在陶瓷中的作用-降低烧结温度
高纯纳米三氧化二铝在陶瓷中的作用-降低烧结温度 氧化铝陶瓷（alumina ceramics ）是一种以a-AI2O3为主晶相的陶瓷材料，由于a-AI2O3具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。 用a -AI2O3为原料制备的氧化铝陶瓷结构件材料，其机械性能、高温性能、介电性能及耐化 学腐蚀性能都是非常优异的。 影响预烧质量的因素： 1）工业中预烧氧化铝时，通常要加入适量的添加物，如H3BO4, NH4F, AIF3、高纯纳米氧 化铝（VK-L30）等，。添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。加入5%~15%的高纯纳米氧化铝，可以降低烧结温度50-100 度。 添加剂的影响： 由于AI2O3 陶瓷坯体熔点高，较难烧结，若加入某种添加剂，则可以改善烧结性能，促进烧 结。就添加剂来说，大致可分为以下两大类：一类是与Al2O3生成固溶体，一类是能生成液相。 第一类添加剂为变价氧化物，有高纯纳米氧化铝（VK-L30）、TiO2、Cr2O3、Fe2O3及MnO2等。由于其晶格常数与Al2O3的相接近，因此通常能与Al2O3生成固溶体。同时它们是变价氧化物，由于变价作用，使AI2O3 瓷产生缺陷，活化晶格，促进烧结。尽管添加剂有多种，对于高纯瓷件来说最适合的添加剂为高纯纳米氧化铝（VK-L30）。例如，加入5~15%的高纯纳米氧化铝，可以使Al2O3瓷的烧结温度降低50~150C，大大节约能源，并且高纯纳米氧化铝不属于外来杂质，大大提高了产品质量。 另一类添加剂即由于生成液相，降低烧成温度而促进Al2O3的烧结。这一类添加剂有高岭土、 SiO2、CaO、MgO 等。这时由于它们能与其它外加剂生成二、三元或更复杂的低共熔物。由于出现液相，即液相对固相的表面湿润力和表面张力，使固相粒子靠紧并填充气孔。氧化铝陶瓷的性能与应用 1. 性能 （1）机械强度高。Al2O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa，热压产品可达500MPa。Al2O3 成分愈纯，强度愈高。强度在高温下可维持到900 C。利用其机械强度，可以制成装置瓷和 其他机械构件。添加纳米氧化铝烧结的陶瓷强度提高，不容易断裂。 ⑵电阻率高，电绝缘性能好。常温电阻率1015 Q ? cm,绝缘强度15kV/mm。利用其绝缘性 和强度，可以制成基板、管座、火花塞、电路管壳等。 （3）硬度高。莫氏硬度为9,加上优良的抗磨损性,广泛用以制造磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。 ⑷熔点高，抗腐蚀。熔点2050 C,能较好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta Mn、Fe、Co等熔 融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、空心球、热电偶保护套等。 （5）化学稳定性优良。许多复合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等以及硫酸、盐酸、硝 酸、氢氟酸均不与Al2O3作用。因此Al2O3可以制成坩埚、人体关节、人工骨、羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿等。 ⑹光学特性。可以制成透光材料（透光Al2O3 瓷）,用以制造钠蒸汽灯管、微波整流罩、红 外窗口、激光振荡元件等。
从铝土矿中提取铝教学设计苏教版
《从铝土矿中提取铝》教学设计(苏教版) 王家旺一、教学内容及分析 本课以从铝土矿中提取铝的工艺流程为知识载体，以探讨AlO的化学性质为主线，围绕这一主线32设计相应的探究活动，激发学生的探究热情。通过自学导学、实验探究、讨论交流，提高学习的积极性和主动性，激发学习热情，同时给学生创设了自主学习的机会和发现问题的空间；在探究活动、分析与工艺流程的过程中、以及工艺流程的改进等一系列学习活动中，学生不仅可以主动获得知识，得到解决问题的一般方法，还能体验科学学习的过程，形成终身学习的能力，提高自身的学习素养。 二、教材分析： 根据《学科教学指导意见》的要求是：了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形式，了解从铝土矿中获得铝的方法,从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响；通过实验探究，了解氧化铝的性质，尤其是AlO的两性，而AlO两性知识又在铝三角中起着举足轻重3322的作用，所以决定了本节知识在本模块中的重要作用与地位。 三、教学目标: 【知识与技能】: 1、了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要形式。 2、了解工业上从铝土矿中获得铝的方法，金属铝的冶炼方法及变化过程，知道氧化铝的两性。【过程与方法】: 通过探究活动，采用预测归纳、探究辨析等方法，学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，培养勇于创新、敢于质疑和合作的精神。 【情感态度与价值观】: 1、通过学习金属铝冶炼方法的变化，体验化学科学的发展对人类生活的影响。 2、通过探究活动，培养主动参与交流、合作的精神。 四、教学重点:铝土矿提取铝的化学原理和AlO的两性23教学难点:AlO的两性32五、教学方法: 实验探究、自主学习、分析思考、讨论、交流评价、归纳总结。 六、教学过程: （一）、课堂引入
腐植酸的分析方法
腐植酸分析方法 （一）容量法 GBT 11957-2001 煤中腐植酸产率测定方法。DB51T_842-2008肥料中腐植酸含量的测定方法。 Ⅰ、原理。 用焦磷酸钠碱液或氢氧化钠溶液从没杨忠提取腐植酸；再在强碱性溶液中，用重铬酸钾将腐植酸中得碳氧化成二氧化碳，根据重铬酸钾消耗量和腐植酸的含碳比，计算腐植酸的产率。 缺点：适用于固体中腐植酸的测定，不适用于溶液。 NYT 1971-2010 水溶肥料腐植酸含量的测定。 Ⅰ、原理。 试样溶液中的腐植酸在酸性条件下定量沉淀，其他非腐植酸类碳、氯离子及低价金属离子等干扰测试的物质留存于溶液中。弃去溶液后用定量的重铬酸钾-硫酸溶液氧化沉淀中的有机碳，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准滴定溶液滴定。以空白为基准，根据试样氧化前后氧化剂消耗量，计算出有机碳量。经过碳系数的换算得到试样腐植酸含量。 缺点：既溶于碱，又溶于酸的富里酸被忽略了。 （二）改进的Lowry法 腐殖酸的测定采用改进的Lowry法测定（方法同蛋白质） 试剂： NaOH-Na2CO3试剂，准确配制氢氧化钠（143.0 mmol/L）和碳酸钠（270.0 mmol/L）的混合溶液； CuSO4溶液，57.0 mmol/L； 酒石酸钾钠溶液，124.0 mmol/L； Folin酚试剂：在2L磨口回流装置内加二水合钨酸钠100g，二水合钼酸钠25g，蒸馏水700mL，14．68mol/L(85％)，磷酸50mL，浓盐酸100mL充分混合后用小火回流10h。冷却后，再加硫酸锂150g，蒸馏水5mL，液溴数滴，然后开口沸腾15min，以驱除过量溴。注意：溴气有毒，要在通风橱中进行。冷却后用蒸馏水定容至1000mL，过滤，滤液为淡黄色，置于棕色瓶中，可在冰箱内长期保存。若滤液变绿，可加液溴几滴，煮沸数分钟至溶液恢复淡黄色即可。试剂使用前，用标准氢氧化钠溶液滴定，酚酞为指示剂，标定试剂酸度，使用时适当稀释(约1倍)，使最终酸浓度为1mol/L。置于冰箱中长期保存。 方法： 样品溶液2.50 mL，加入3.50 mL NaOH-Na2CO3溶液、CuSO4溶液、酒石酸钠溶液