微波場對晶體礦物質(zhì)表面性能的影響.pdf

1、隨著化學(xué)工程科學(xué)的多學(xué)科交叉發(fā)展，作為強化反應(yīng)過程與傳遞過程的重要方向，場協(xié)同技術(shù)中的微波協(xié)同作用的研究也越來越多地引起人們注意。在許多工業(yè)實踐和實驗室研究中早已發(fā)現(xiàn)，微波具有許多的獨特作用，如微波干燥中的快速加熱，一些有機反應(yīng)中的加速強化，某些無機物的表面改性，等等。目前人們大多僅僅從宏觀層面上將微波引起的現(xiàn)象劃分為熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)，對于其機理至今沒能說清楚。本文作為對微波對物質(zhì)作用現(xiàn)象的探索，重點研究某些晶體礦物系統(tǒng)在微波條件下表面

2、發(fā)生的變化，為進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)。作為研究的載體，本文主要選擇了以鈣鈦礦為主線的鈦化合物體系和以硫酸鈣為主線的硫化合物體系。 本文將探索高爐渣和硫酸鈣等物質(zhì)經(jīng)微波處理后發(fā)生的表面能變化與電荷變化，這將對多相系統(tǒng)的介面過程提供強化的依據(jù)，也將在工業(yè)化中展現(xiàn)出新穎的方向。 本文首先測定了磷石膏中的主要成分--二水硫酸鈣在高溫下介電性質(zhì)的變化情況，探討了微波輻射對硫酸鈣處理的可能方案，發(fā)現(xiàn)二水硫酸鈣的介電常數(shù)在200～50

3、0℃的范圍內(nèi)隨著溫度的升高而緩慢升高，但是并沒有發(fā)生突變，因此提出將無定形碳與二水硫酸鈣混合提高其介電常數(shù)的設(shè)想。 本文進(jìn)一步研究了微波對物質(zhì)表面性質(zhì)的影響，采用washburn滲透理論和Owens-Wendt-Kaelble法及薄板毛細(xì)滲透技術(shù)，測定了微波輻射前后二水硫酸鈣，高爐渣，二氧化鈦，黃鐵礦表面能的變化情況，發(fā)現(xiàn)在微波輻射后，4種物質(zhì)的表面能都提高。其中二水硫酸鈣，高爐渣，二氧化鈦三種含有氧原子的物質(zhì)其表面能提高主要是

4、由于極性成分的增加，黃鐵礦表面能的增加是由于其表面能非極性成分的增加。表面能的增加勢必提高固體表面與液相間的吸著過程，有助于液固反應(yīng)的進(jìn)行。研究中還測定了微波輻射對物質(zhì)表面電荷的影響，發(fā)現(xiàn)微波輻射后物質(zhì)的ζ電位發(fā)生了一些變化，有的升高有的降低，這是一個有趣的現(xiàn)象，說明微波輻射使晶體表面結(jié)構(gòu)缺陷中電子發(fā)生了遷移，表面電荷分布發(fā)生了改變。 為了驗證微波輻射有助于某些液固反應(yīng)體系的推論，對難以反應(yīng)的攀鋼高爐渣采用微波輻射后在硫酸中進(jìn)行