稀土硝酸鹽對高嶺石分解動力學和偏高嶺石堿溶特性的影響.pdf

1、高嶺土作為工業(yè)用途極廣的硅酸鹽礦物在我國擁有較為豐富的儲量，關于高嶺石熱處理活化及其在地聚合物材料中的應用一直是研究的熱點課題。稀土元素的特殊性質(zhì)決定了其可以催化某些化學反應的進行，提高化學反應的速率。本文在充分調(diào)研國內(nèi)外相關研究的基礎上，通過高嶺石熱分解動力學和堿溶特性試驗研究明確稀土硝酸鹽對高嶺石的活化作用。
　　將制備好的稀土硝酸鹽摻量為 n(Al)/n(RE)=100的高嶺石進行綜合熱分析測試(TG-DTG-DTA)，利用

2、Coats-Redfern積分法、Achar微分法和Ozawa法對熱分析實驗的數(shù)據(jù)進行動力學計算，通過對比摻入五種不同種類稀土硝酸鹽[Er(NO3)3、La(NO3)3、Nd(NO3)3、Pr(NO3)3、Y(NO3)3]的高嶺石的動力學參數(shù)，研究稀土硝酸鹽對高嶺石熱分解過程的影響。結果表明：高嶺石脫羥基反應過程符合化學反應模型F3機理，其機理函數(shù)的積分和微分表達式分別為：g(α)=(1-α)-2-1和 f(α)=1/2(1-α)3，摻

3、入 Pr(NO3)3的高嶺石脫羥基反應機理函數(shù)與高嶺石相同。摻入 Er(NO3)3、La(NO3)3、Nd(NO3)3和 Y(NO3)3的高嶺石脫羥基過程機理函數(shù)發(fā)生改變，符合化學反應模型F2機理，其機理函數(shù)的積分和微分表達式分別為：g(α)=(1-α)-1-1和 f(α)=(1-α)2。不同的稀土硝酸鹽對于高嶺石脫羥基過程動力學參數(shù)的影響程度不同，與未摻入稀土硝酸鹽的高嶺石活化能和指前因子相比，Er(NO3)3、La(NO3)3、Nd

4、(NO3)3以及 Y(NO3)3對于高嶺石脫羥基反應過程的活化能和指前因子的值降幅均較為顯著，有助于脫羥基反應的進行。其中，摻入 Er(NO3)3后活化能和指前因子的值降低幅度最大，分別為37.57％和38.88%；摻入 Pr(NO3)3后二者的值降低幅度最小，分別為8.14%和7.78%。隨著Er(NO3)3摻量的增加，高嶺石脫羥基反應活化能快速降低隨后趨于平緩。
　　分別在不同的堿溶液濃度以及堿溶溫度條件下研究 Er(NO3)

5、3摻量 n(Al)/n(RE)=100時對偏高嶺石堿溶特性的影響。采用XRD、SEM和FTIR對堿溶產(chǎn)物進行表征，結果表明：堿溶溫度的提高可以顯著加快堿溶反應的進行，堿溶濃度對于堿溶反應產(chǎn)物的物相組成有較大影響。同時得到偏高嶺石的堿溶過程為：偏高嶺石中的活性硅鋁首先溶解于 NaOH溶液中；溶液中的硅鋁組分進一步反應形成膠凝相和沸石相前驅(qū)體；根據(jù)堿溶液濃度的不同，沸石相前驅(qū)體會轉變成4A沸石相或方鈉石相；4A沸石相隨著堿溶過程的進行最終會