【正文】 的納米白炭黑。根據(jù)使用的原料不同可以分為非金屬礦物法，禾本科植物法，副產(chǎn)品回收法等。(2)新沉淀法目前，有人提出了新的生產(chǎn)方法，以硅灰石、蛋白石、高嶺土等非金屬礦及其延伸物為硅源來(lái)制備白炭黑。國(guó)內(nèi)有不少企業(yè)以電石生產(chǎn)中的廢棄物——石灰空氣(含有大量的混合氣體)代替無(wú)機(jī)酸與水玻璃溶液進(jìn)行酸化反應(yīng)制得白炭黑。在該方法中， 不僅是作為反應(yīng)試劑，同時(shí)也是產(chǎn)品的修飾劑。②碳酸法近些年來(lái)，由于溫室效應(yīng)的影響越來(lái)越嚴(yán)重，人們開(kāi)始重視對(duì)的排放及利用。目前此技術(shù)相當(dāng)成熟。沉淀法生產(chǎn)工藝、技術(shù)、設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，是我國(guó)目前生產(chǎn)白炭黑的主要方法。其中，硫酸法和鹽酸法較為常用。目前，國(guó)內(nèi)外一般都采用氣相法制備高性能的納米白炭黑。白炭黑的生產(chǎn)方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類(lèi)。添加白炭黑的紙張其耐磨、手感、不透明性和光澤等性能優(yōu)于不加白炭黑的紙張。研究表明，石墨粒子吸附于絮狀白炭黑的表面及凹陷處，形成結(jié)合緊密的球型化復(fù)合粒子，復(fù)合過(guò)程不產(chǎn)生新的介質(zhì)，子母粒子接口之間的作用力為范德華力和靜電庫(kù)侖力。在通用塑料中，利用氣相法白炭黑的高強(qiáng)度、高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，可提高塑料的致密性光潔度和耐磨性能。（3）白炭黑在塑料工業(yè)中的應(yīng)用在塑料中添加白炭黑，可提高材料的強(qiáng)度、韌性，明顯提高防水性和耐老化性。目前，研發(fā)的重點(diǎn)是CMP 技術(shù)的機(jī)理、裝置和消耗品，如拋光墊、固定材料和漿料等，CMP 漿料在CMP 漿料中占據(jù)重要位置，其種類(lèi)及用量最多。法國(guó)米其林公司曾全部用白炭黑作填料，制成高級(jí)轎車(chē)配套的綠色輪胎。水合氧化硅的用途很廣，且不同產(chǎn)品具有不同的用途。白炭黑是白色粉末狀X射線無(wú)定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱(chēng)，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。近年來(lái)，超聲波作為一種新技術(shù)，以其獨(dú)特的微流射效應(yīng)和空化沖擊波效應(yīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域．研究證明：超聲波的空化作用和傳統(tǒng)的攪拌技術(shù)相比更易實(shí)現(xiàn)介觀均勻混合，消除局部濃度不勻，提高反應(yīng)速度，促進(jìn)新相的形成，并對(duì)團(tuán)聚體還可起剪切破碎作用，超聲波的這些特點(diǎn)決定了其在超細(xì)粉體制備中的獨(dú)特作用與廣闊的應(yīng)用前景．超聲波技術(shù)已成為制備納米和超微粒子的有效手段。白炭黑熔點(diǎn)1750℃,不溶于水和酸,溶于強(qiáng)堿和氫氟酸。隨著我國(guó)煤炭生產(chǎn)的不斷發(fā)展，煤矸石的排出量不斷增加。hydrochloric acidthe silicon content of coal gangue, use coal gangue as raw material, silica extracted, boththehigh關(guān)鍵詞：超聲波，氧化硅，煤矸石，煅燒時(shí)間，煅燒溫度ULTRASONIC PREPARATION OF OXIDIZED SILICONABSTRACTCoal安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 本科畢業(yè)論文超聲波制備氧化硅的研究ULTRASONIC PREPARATION OF OXIDIZED SILICON 學(xué)院（部）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 無(wú)機(jī)非金屬材料工程082班 學(xué)生姓名： 楊 智 指導(dǎo)教師： 鄭 林 義（副教授） 2012 年 5 月 31 日超聲波制備氧化硅的研究摘要煤矸石是采煤和洗煤過(guò)程中產(chǎn)生的含碳量低、灰分高的固體廢棄物，既占地又污染環(huán)境。gangueash contentcoal mining andareaby alkali fusion, to getprecipitation煤矸石是采煤和洗煤過(guò)程中產(chǎn)生的含碳量低、灰分高的固體廢棄物，既占地又污染環(huán)境，約占煤產(chǎn)量的15%，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤矸石廢棄物與日俱增，其累計(jì)堆積量已經(jīng)超過(guò)30億噸，是我國(guó)排放量最大的固體廢棄物之一。它的化學(xué)穩(wěn)定性好,耐高溫、不燃燒,內(nèi)表面積大,電絕緣性強(qiáng)。本文研究了以煤矸石為原料，用堿熔法提出水玻璃,制取白炭黑的生產(chǎn)工藝和機(jī)理與在煅燒的不同溫度點(diǎn)和保溫時(shí)間下分析硅的轉(zhuǎn)化率。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成可用表示，其中是以表面羥基的形式存在。（！）白炭黑在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用白炭黑能大幅提高膠料的物理性能、減少膠料滯后、降低輪胎的滾動(dòng)阻力，同時(shí)不損失其抗?jié)窕?。白炭黑填充的膠料與普通炭黑填充的膠料比較，滾動(dòng)阻力可降低30%。利用機(jī)械法將納米級(jí)白炭黑粒子在一定條件下分散于水中是制成 CMP 漿料的主要方法，它能保證CMP 漿料的高固含量（ 20%）和高純度。在工程塑料中，利用共混法將氣相法白炭黑添加到不飽和聚酯中，當(dāng)二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5% 時(shí)，試樣的耐磨性提高2倍，拉伸強(qiáng)度提高1 倍以上，硬度接近大理石，沖擊強(qiáng)度也大大提高。若通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻娓男?，則可在增強(qiáng)塑料的同時(shí)，對(duì)塑料增韌。超細(xì)石墨粒子與白炭黑復(fù)合，可提高粒子的分散性、比表面積與孔容，提高石墨氣溶膠的懸浮穩(wěn)定性。(6) 白炭黑在其它方面的應(yīng)用在油墨油漆和涂料中，添加白炭黑能使制劑色澤鮮艷、增加透明感、打印清晰、漆膜堅(jiān)固。其中，物理法由于生產(chǎn)的產(chǎn)品性能不佳，故一般不采用。濕法一般按其形成可分為沉淀法和凝膠法。沉淀法由于工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件穩(wěn)定，成本較低，產(chǎn)量大，是目前工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的方法。①酸法沉淀法酸法沉淀法制取白炭黑是一種最傳統(tǒng)的制備方法。只是如何才能制取像氣相法那樣性能優(yōu)良的白炭黑，是此技術(shù)突破的關(guān)鍵。為了減少無(wú)機(jī)酸的消耗以及保護(hù)環(huán)境，國(guó)內(nèi)外不少科學(xué)家開(kāi)始用 代替無(wú)機(jī)酸與水玻璃進(jìn)行反應(yīng)制備了白炭黑。 等人提出采用硅酸鈉溶液與加壓制備沉淀法白炭黑的新工藝。還有不少學(xué)者利用其它含碳試劑如碳酸氫銨和尿素，在合適條件會(huì)分解產(chǎn)生而制備了白炭黑。這種技術(shù)的關(guān)鍵是將晶體的二氧化硅和硅酸鹽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)的二氧化硅，其實(shí)仍是沉淀法。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)采用新沉淀法對(duì)不同原料進(jìn)行了研究，制備了不同檔次和不同用途的白炭黑。 孫玉琢等人以山東和遼寧的膨潤(rùn)土為原料，加入硫酸溶液，控制溫度在 75℃左右，放入超聲波反應(yīng)器中，經(jīng)活化、堿溶、老化、干燥后制得白炭黑。 目前，由于各種非金屬礦資源豐富，技術(shù)上也是可行的，還有一定的效益前景，正是研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。 TzongHong Liou在氧化環(huán)境下非等溫氧化分解稻殼灰，再經(jīng)酸洗制得了納米白炭黑顆粒，并對(duì)所獲得產(chǎn)品的形態(tài)、粒徑、表面積等性狀進(jìn)行了表征。目前，國(guó)內(nèi)也有不少學(xué)者做了有關(guān)這方面的研究，其工藝一般是把原料經(jīng)堿浸后，制得水玻璃，水玻璃再與酸反應(yīng)得到沉淀物，經(jīng)過(guò)濾、水洗、干燥可得白炭黑。這一類(lèi)的白炭黑生產(chǎn)方法大多具有良好的環(huán)境效益和資源利用率以及較好的經(jīng)濟(jì)效益，但是其生產(chǎn)的成品大多是中等質(zhì)量，不適合發(fā)展高質(zhì)量的白炭黑產(chǎn)品。 Teofil Jesionowski 做了一系列乳相法制備白炭黑的研究，其在環(huán)己烷溶劑體系中以鹽酸和硅酸鈉為原料制備白炭黑，研究了各種分散誘導(dǎo)技術(shù)對(duì)白炭黑性狀的影響。由于發(fā)現(xiàn)體系中氫氧化銨的濃度會(huì)左右粒徑的大小，其進(jìn)一步研究了在去離子水—油微乳相中水/ 表面活性劑比率和氨濃度對(duì)合成納米白炭黑的影響。從微泡中生成固相可使成核生長(zhǎng)、凝結(jié)、團(tuán)聚等過(guò)程局限在一個(gè)微小的球形液滴內(nèi)，從而形成球形顆粒，避免顆粒之間進(jìn)一步團(tuán)聚。凝膠化后, 再經(jīng)過(guò)陳化、干燥和熱處理得到產(chǎn)物。是硅鹵化物經(jīng)氫氧焰高溫水解制得無(wú)定形二氧化硅。其制備原理是硅鹵化合物在氫氣和氧氣燃燒生成的水中進(jìn)行高溫(溫度大于1000℃)的水解反應(yīng)，驟冷，然后經(jīng)聚集、旋風(fēng)分離、空氣噴射脫酸、沸騰床篩選、真空壓縮包裝等后處理而獲得產(chǎn)品。其反應(yīng)原理如下：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TEOS 濃度、總的氣流速率、氣體組成對(duì)產(chǎn)品粒徑有較大影響，當(dāng)增加氣焰中的TEOS 濃度，產(chǎn)品的平均粒徑會(huì)增加，當(dāng)增大氣流速率時(shí)，也會(huì)獲得更大的粒徑，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所獲得的產(chǎn)品平均粒徑從10nm 到40nm 不等。國(guó)內(nèi)廠家正盡快增加產(chǎn)能、提高產(chǎn)品檔次、增加產(chǎn)品品種，以面對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的生存壓力與挑戰(zhàn)?；瘜W(xué)組成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OTiO2IL百分含量1～3作為天然固態(tài)巖石集合體，煤矸石是由無(wú)機(jī)質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)組成的混合物，除去可燃物外，其灰渣中以硅鋁為主的類(lèi)似硅酸鹽材料的化學(xué)組成情況大致如下：通過(guò)半定量光譜分析，發(fā)現(xiàn)煤矸石還含有一定量的多種元素，它們的含量大約是：鋇、錳、鈹、鈷、銅、鎵、鉬、鎳、鉛、鈧、釩、鋯、鉻、磷、錫、鋅、釔、鍶、汞、砷、氟、氯等均為痕跡。　　隨煤層所在的地層不同，煤矸石中含有各種巖石，主要有粘土巖石、砂巖類(lèi)、碳酸鹽類(lèi)、鋁質(zhì)巖類(lèi)。膠結(jié)物比較復(fù)雜，通常為粘土質(zhì)、硅質(zhì)、腐殖質(zhì)、鈣質(zhì)等；我國(guó)石灰二迭紀(jì)煤系地層中粉砂巖含有豐富的植物化石和菱鐵礦結(jié)核。物相分析表明，煤