氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

doi:10.11962/1006-4990.2020-0033

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (11): 20-23.doi: 10.11962/1006-4990.2020-0033

氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

王宇斌(),张鲁(),毛欣钰,王望泊,党炜犇

西安建筑科技大学资源工程学院,陕西西安 710055

收稿日期:2020-05-17 出版日期:2020-11-10 发布日期:2020-12-01
作者简介:王宇斌（1972— ）,男,博士,副教授,主要从事矿物材料和资源综合利用研究;E-mail： wangyubin1972@sohu.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51974218)

Effect mechanism of hydroxide ions on morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals

Wang Yubin(),Zhang Lu(),Mao Xinyu,Wang Wangbo,Dang Weiben

School of Resource Engineering,Xi′an University of Architecture & Technology,Xi′an 710055,China

Received:2020-05-17 Published:2020-11-10 Online:2020-12-01

摘要/Abstract

摘要：

以二水硫酸钙为原料在氢氧化钠-水体系中水热合成不同形貌的半水硫酸钙晶体,并通过XRD、XPS和电导率等手段对水热产物进行表征,研究了OH^-对水热产物晶体形貌的影响机理。结果表明,在碱性条件下可获得不同形貌的半水硫酸钙晶体,随着OH^-浓度的增大,纤维状形貌水热产物的含量减小而短柱状形貌的含量增多,且当OH^-浓度为1.0×10^-2 mol/L时水热产物以短柱状形貌为主。OH^-影响半水硫酸钙晶体形貌的原因：OH^-会消耗溶液中的Ca²⁺,从而促进二水硫酸钙的溶解,而Ca²⁺浓度的减少不利于半水硫酸钙晶体的成核生长;同时,OH^-对二水硫酸钙的促溶作用会增加溶液中SO₄^2-的浓度,从而促进半水硫酸钙晶体沿（110）和（200）晶面的生长;此外,OH^-在（002）晶面选择性吸附并与该晶面的Ca²⁺反应生成Ca（OH）⁺和Ca（OH）₂,从而阻碍半水硫酸钙晶体沿该晶面的生长。在以上3种作用下半水硫酸钙晶体形貌由纤维状向短柱状转变。本研究可为碱性条件下生产不同形貌半水硫酸钙晶体提供一定的理论依据。

关键词: 半水硫酸钙, 氢氧根, 晶体生长

Abstract:

Calcium sulfate hemihydrate crystals with different morphologies were prepared in sodium hydroxide-distilled wa-ter system by hydrothermal method using calcium sulfate dihydrate as raw materials.The mechanism for influence of OH^- on the crystalmorphology of hydrothermal products was investigated by XRD,XPS and conductivity etc..The results showed that calcium sulfate hemihydrate crystals with different morphologies can be prepared under alkaline condition.The content of fibrous hydrothermal products decreased and the content of short columnar hydrothermal products increased with the increase of OH^- concentration.And when the concentration of OH^- was 1.0×10^-2mol/L,the morphology of hydrothermal products was mainly short column.The reason for the influence of OH^- on the morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals was as follow：the consumption of Ca²⁺ by OH^- in solution promoted the dissolution of calcium sulfate dihydrate and the decrease of Ca²⁺ concentration was not conducive to the nucleation and growth of calcium sulfate hemihydrate crystals.Meanwhile,the promoting effect of OH^- on the dissolution of calcium sulfate dihydrate can increase the concentration of SO₄^2- in solution,thus promoting the growth of calcium sulfate hemihydrate crystals along（110） and（200） crystal planes.In addition,OH^- selectively adsorbed on（002） crystal plane and reacted with Ca²⁺ on the crystal plane to form Ca（OH）⁺ and Ca（OH）₂,which hindered the growth of calcium sulfate hemihydrate crystals along the crystal plane.Under the above three effects,the morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals can transition from fibrous to short columnar shape.The study can provide theoretical basis for producing calcium sulfate hemihydrate crystals with different morphology under alkaline condition.

Key words: calcium sulfate hemihydrate, hydroxide ions, crystal growth

中图分类号:

TQ132.32

王宇斌,张鲁,毛欣钰,王望泊,党炜犇. 氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理[J]. 无机盐工业, 2020, 52(11): 20-23.

Wang Yubin,Zhang Lu,Mao Xinyu,Wang Wangbo,Dang Weiben. Effect mechanism of hydroxide ions on morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(11): 20-23.

图/表 8

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表1

参考文献 12

[1]	张凡凡, 陈超, 张西兴, 等. 不同来源石膏的性能特点与应用分析[J]. 无机盐工业, 2017,49(8):10-13.
[2]	Mao X L, Song X F, Lu G M, et al. Effects of metal ions on crystal morphology and size of calcium sulfate whiskers in aqueous HCl solutions[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014,53(45):17625-17635.
[3]	Liu T J, Fan H, Xu Y X, et al. Effects of metal ions on the morpho-logy of calcium sulfate hemihydrate whiskers by hydrothermal met-hod[J]. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2017,11(4):545-553.
[4]	Luo K B, Li H P, Tan Y X.Study on the preparation of calcium sul-fate whisker by hydrothermal method[J].Advanced Materials Rese-arch, 2013,602/603/604:1369-1372.
[5]	王宇斌, 文堪, 王森, 等. 同离子效应对半水硫酸钙形貌的调控机理[J]. 高校化学工程学报, 2018,32(6):1444-1449.
[6]	王鑫, 纪利俊, 陈葵, 等. pH与Ca²+浓度对磷石膏常压制备α-半水硫酸钙的影响[J]. 无机盐工业, 2017,49(11):54-58.
[7]	史培阳, 邓志银, 袁义义, 等. 利用脱硫石膏水热合成硫酸钙晶须[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2010,31(1):76-79.
[8]	邓志银, 袁义义, 孙骏, 等. pH值对脱硫石膏晶须生长行为的影响[J]. 过程工程学报, 2009,9(6):1142-1146.
[9]	Guan B H, Shen Z X, Wu Z B, et al. Effect of pH on the preparation of α-calcium sulfate hemihydrate from FGD gypsum with the hydro-drothermal method[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2008,91(12):3835-3840.
[10]	王微, 刘代俊, 陈建钧. 杂质对石膏晶须制备的影响[J]. 无机盐工业, 2016,48(4):31-34.
[11]	天津大学物理化学教研室. 物理化学(简明版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010: 234-240.
[12]	袁致涛, 王晓丽, 韩跃新, 等. 水热法合成超细硫酸钙晶须[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2008,29(4):573-576.

c（OH^-）/ （mol·L^-1）	Ca—O—S峰面积	Ca—OH峰面积	总面积	w （Ca—O—S）/ %	w （Ca—OH）/ %
1.0×10^-4	41 896.22	—	41 896.22	100.00	0.00
1.0×10^-2	17 412.84	3 456.29	20 869.13	83.44	16.56

首页

全国无机盐信息中心

中国化工学会

无机酸碱盐专业委员会

氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

Effect mechanism of hydroxide ions on morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 12

相关文章 7

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

[1]	苏杭, 宋继田, 黄志强, 董晴, 张亚雄. 一水硫酸锰在H₂SO₄-H₂O二元体系中的结晶动力学研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 40-46.
[2]	李正,胡蒙,窦焰,崔鹏,沈浩,郑之银,刘荣. 草酸钠对半水硫酸钙晶体稳定性的影响[J]. 无机盐工业, 2022, 54(1): 62-65.
[3]	唐娜,黑云皓,吴腾飞,项军,杜威,张蕾. 以浓厚卤水为原料制备半水硫酸钙晶须的研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(4): 88-92.
[4]	李志强,杨立斌,沙作良,王彦飞,朱亮,赵晓昱. 氯化钾间歇冷却结晶生长规律及粒度控制实验研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(8): 33-36.
[5]	罗珊珊, 李文魁. 燃烧合成氮化硅陶瓷晶须研究进展[J]. 无机盐工业, 2012, 44(11): 5-.
[6]	葛艳丽;舒继胜;李欣. 氯酸钠真空结晶工艺粒度控制[J]. 无机盐工业, 2010, 0(7): 0-0.
[7]	杜娟;陈镇;吴玉龙;杨明德;袁建军;胡湖生. 计算机模拟技术在晶习预测方面的应用[J]. 无机盐工业, 2010, 0(10): 0-0.

首 页

氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

Effect mechanism of hydroxide ions on morphology of calcium sulfate hemihydrate crystals

RichHTML

PDF (PC)

可视化

引用本文

使用本文

首页