无水硫酸钙结晶条件
硫酸钙晶须简介
硫酸钙晶须简介硫酸钙晶须，又称石膏晶须，国际商品名称为“ONOPA-GPF”，是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20~50。
微溶于水，在水溶液中呈中性。
具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，与树脂、塑料、橡胶相容性好，能够均匀分散，pH值接近中性。
优良的增强功能和阻燃性。
和其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是无毒的绿色环保材料。
硫酸晶须的性能优良、应用广泛。
（1）复合材料增强：硫酸晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。
在塑料和橡胶中加入硫酸晶须可以起增强增韧的作用，还可以使制品的可加工性增强，成型收缩率降低，表面光洁度提高。
可提高机械强度、耐热性。
（2）摩擦材料：硫酸晶须无毒，适合作石棉代用品。
西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别轿车摩擦片。
硫酸晶须，可提高摩擦系数的稳定性及耐磨性。
（3）环境工程：石膏晶须因其具有较大比较表面积，可用作过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。
（4）沥青改性：用于沥青料及增强剂，提高沥青的软化温度。
（5）涂料和油漆：加入石膏晶须的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。
（6）加入无水硫酸钙晶须可提高环氧树脂黏结强度。
其增强效果超过石英粉、氧化铝、白炭黑、超细硅酸铝等到添加剂。
随着无水硫酸钙晶须的加大，环氧树脂黏结的拉伸强度和剪切强度均上升，但增大到一定值后反而下降。
本公司采用硅烷偶联剂对无水硫酸钙晶须表面处理后，黏结强度可明显提高；将改性无水硫酸钙晶须与石英粉混合使用，黏结效果更佳。
一、优势硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。
现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。
其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。
无水硫酸钠检测标准
无水硫酸钠检测标准一、外观检测。
无水硫酸钠的外观检测是最基本的检测项目之一。
合格的无水硫酸钠应为白色结晶粉末状物质，无异物、杂质和结块现象。
在外观检测中，应使用肉眼或显微镜对样品进行观察，确保其外观符合标准要求。
二、化学成分检测。
化学成分检测是无水硫酸钠检测的关键环节。
主要包括硫酸钠含量、氯化物含量、水分含量等项目。
其中，硫酸钠含量是最重要的指标之一，通常采用滴定法或电位滴定法进行测定。
氯化物含量和水分含量的检测则可以采用滴定法、熔融法等方法进行。
三、杂质检测。
无水硫酸钠中的杂质可能会对产品质量产生影响，因此杂质检测也是必不可少的检测项目之一。
常见的无机杂质包括氯化钠、硫酸钙等，而有机杂质则包括有机溶剂、油脂等。
杂质检测通常采用化学分析、质谱分析等方法进行。
四、理化性质检测。
无水硫酸钠的理化性质包括密度、熔点、溶解度等指标。
这些指标的检测可以通过密度计、熔融点仪、溶解度测定仪等设备进行测定。
理化性质检测可以更全面地了解无水硫酸钠的性质特征，为产品的合理使用提供参考依据。
五、包装标识检测。
无水硫酸钠的包装标识应符合国家标准和行业规定，主要包括产品名称、生产厂家、生产日期、质量等级、净含量等信息。
包装标识检测需要对包装进行全面检查，确保标识信息的真实可靠性和合规性。
综上所述，无水硫酸钠的检测标准应包括外观检测、化学成分检测、杂质检测、理化性质检测和包装标识检测等多个方面。
建立科学、严格的无水硫酸钠检测标准，有助于保障产品质量，促进行业健康发展。
同时，在检测过程中，应严格按照标准操作程序进行，确保检测结果的准确性和可靠性。
硫酸钙晶须
硫酸钙晶须一、概述硫酸钙晶须，别名：石膏纤维、石膏晶须；英文名称：Calcium Sulfate Whisker，缩写：CSW；化学式：CaSO4，国际商品名称为“ONODA-GPF”。
硫酸钙晶须是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，以石膏为原材料, 通过人为控制, 以单晶形式生长的，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构、稳定的尺寸的纤维状（须状）单晶体。
硫酸钙晶须是一种细小纤维状的亚纳米材料，具有十分优良的力学性能和物理性能、价格低廉的新型功能材料。
硫酸钙晶须有二水（CaSO4•2H2O）、半水（CaSO4•）和无水（CaSO4）之分。
其制备方法目前主要有水压热法和常压酸化法。
二、性能和指标（一）性能硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。
1、优良的力学性能（1）很高的断裂强度和弹性模量硫酸钙晶须作为细微的单晶体，内部结构十分完整。
具有非常坚韧的性质，其抗张强度为玻璃纤维的5-10倍。
硫酸钙晶须能弹性地承受较大的应变而无永久变形，经4%的应变还在弹性范围内，不产生永久形变，而块状晶体的弹性变形范围却小于%。
（2）耐高温性硫酸钙晶须具有不会引起高温滑移的完整性，温度升高时，不分解、不软化，其强度几乎没有损失。
所以这个特性使其在防火材料中的应用成为可能。
（3）相当大的长径比硫酸钙晶须的横断面多具有六角形、斜方形、三角形或薄带形，不同于玻璃纤维或硼纤维具有圆形横断面，大大增加了长径比。
能满足增强塑料、防火板材时长径比（30-100）的要求，这样能使复合材料获得很高的强度和性能。
（4）无疲劳效应晶须没有明显的疲劳特征，即使被磨成粉末、切断，其强度也不受损失。
2、良好的相容性硫酸钙晶须的尺寸细微，不影响复合材料成型流动性，接近于无填充的树脂。
硫酸钙晶须可在有机基体中分布的很均匀，即使是极薄、极狭小甚至边角部位都能得到增强填充。
高中化学常用干燥剂
高中化学常用干燥剂有哪些1、浓H2SO4：具有强烈的吸水性,常用来除去不与H2SO4反应的气体中的水分;例如常作为H2、O2、CO、SO2、N2、HCl、CH4、CO2、Cl2等气体的干燥剂;2、无水氯化钙：因其价廉、干燥能力强而被广泛应用;干燥速度快,能再生,脱水温度473K;一般用以填充干燥器和干燥塔,干燥药品和多种气体;不能用来干燥氨、酒精、胺、酰、酮、醛、酯等;3、无水硫酸镁：有很强的干燥能力,吸水后生成;吸水作用迅速,效率高,价廉,为一良好干燥剂;常用来干燥有机试剂;4、固体氢氧化钠和碱石灰：吸水快、效率高、价格便宜,是极佳的干燥剂,但不能用以干燥酸性物质;常用来干燥氢气、氧气和甲烷等气体;5、变色硅胶：常用来保持仪器、天平的干燥;吸水后变红;失效的硅胶可以经烘干再生后继续使用;可干燥胺、NH3、 O2、 N2等6、活性氧化铝Al2O3：吸水量大、干燥速度快,能再生400 -500K烘烤;7、无水硫酸钠：干燥温度必须控制在30℃以内,干燥性比无水硫酸镁差;8、硫酸钙：可以干燥H2 ;O2 ;CO2 ;CO 、N2 ;Cl2、HCl 、H2S、 NH3、 CH4等1 实验室中常用的干燥剂及其特性实验室中常用的干燥剂及其特性①无水氯化钙CaCl2：无定形颗粒状或块状,价格便宜,吸水能力强,干燥速度较快;吸水后形成含不同结晶水的水合物CaCl2·nH2On＝ 1,2,4,6;最终吸水产物为CaCl2·6H2O 30℃以下,是实验室中常用的干燥剂之一;但是氯化钙能水解成CaOH2 或CaOHCl ,因此不宜作为酸性物质或酸类的干燥剂;同时氯化钙易与醇类,胺类及某些醛、酮、酯形成分子络合物;如与乙醇生成CaCl2·4C2H5OH、与甲胺生成CaCl2·2CH3NH2,与丙酮生成CaCl2·2CH32CO 等, 因此不能作为上述各类有机物的干燥剂;②无水硫酸钠Na2SO4：白色粉末状,吸水后形成带10个结晶水的硫酸钠Na2SO4·10H2O;因其吸水容量大,且为中性盐,对酸性或碱性有机物都可适用,价格便宜,因此应用范围较广;但它与水作用较慢,干燥程度不高;当有机物中夹杂有大量水分时,常先用它来作初步干燥,除去大量水分,然后再用干燥效率高的干燥剂干燥;使用前最好先放在蒸发皿中小心烘炒,除去水分,然后再用;③无水硫酸镁MgSO4：白色粉末状,吸水容量大,吸水后形成带不同数目结晶水的硫酸镁MgSO4·nH2O n＝1,2,4,5,6,7;最终吸水产物为MgSO4·7H2O48℃以下;由于其吸水较快,且为中性化合物,对各种有机物均不起化学反应,故为常用干燥剂;特别是那些不能用无水氯化钙干燥的有机物常用它来干燥;④无水硫酸钙CaSO4：白色粉末,吸水容量小,吸水后形成2CaSO4·H2O100℃以下;虽然硫酸钙为中性盐,不与有机化合物起反应,但因其吸水容量小,没有前述几种干燥剂应用广泛;由于硫酸钙吸水速度快,而且形成的结晶水合物在100℃以下较稳定,所以凡沸点在100℃以下的液体有机物,经无水硫酸钙干燥后,不必过滤就可以直接蒸馏;如甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙醛、苯等,用无水硫酸钙脱水处理效果良好;⑤无水碳酸钾K2CO3：白色粉末,是一种碱性干燥剂;其吸水能力中等,能形成带两个结晶水的碳酸钾K2CO3·2H2O,但是与水作用较慢;适用于干燥醇、酯等中性有机物以及一般的碱性有机物如胺、生物碱等;但不能作为酸类、酚类或其他酸性物质的干燥剂;⑥固体氢氧化钠NaOH和氢氧化钾KOH:白色颗粒状,是强碱性化合物;只适用于干燥碱性有机物如胺类等;因其碱性强,对某些有机物起催化反应,而且易潮解,故应用范围受到限制;不能用于干燥酸类、酚类、酯、酰胺类以及醛酮;⑦五氧化二磷P2O5：是所有干燥剂中干燥效力最高的干燥剂;与水的作用过程是：P2O5与水作用非常快,但吸水后表面呈粘浆状,操作不便;且价格较贵;一般是先用其他干燥剂如无水硫酸镁或无水硫酸钠除去大部分水,残留的微量水分再用P2O5干燥;它可用于干燥烷烃、卤代烷、卤代芳烃、醚等,但不能用于干燥醇类、酮类、有机酸和有机碱;⑧金属钠Na:常常用作醚类、苯等惰性溶剂的最后干燥;一般先用无水氯化钙或无水硫酸镁干燥除去溶剂中较多量的水分,剩下的微量水分可用金属钠丝或钠片除去;但金属钠不适用于能与碱起反应的或易被还原的有机物的干燥;如不能用于干燥醇制无水甲醇、无水乙醇等除外、酸、酯、有机卤代物、酮、醛及某些胺;⑨氧化钙CaO: 是碱性干燥剂;与水作用后生成不溶性的CaOH2,对热稳定,故在蒸馏前不必滤除;氧化钙价格便宜,来源方便,实验室常用它来处理95%的乙醇,以制备99%的乙醇;但不能用于干燥酸性物质或酯类;第四点就是你要求的乙醛的干燥说明,希望这些对你会有所帮助注意：1、固体干燥剂颗粒大小要适当,颗粒太大气体和干燥剂接触面小,不利于干燥效果不好；颗粒太小,气体不易通过,容易堵塞,一般以黄豆粒大小为宜;2、液体干燥剂用量要适当,并控制好通入气体的速度,为了防止发生倒吸,在洗气瓶与反应容器之间应连接安全瓶;二、气体的分类1、根据酸碱性,酸性气体：CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等碱性气体：只有NH3中性气体：H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等2、根据常温氧化还原性强弱,强还原性气体：H2S、HBr、HI、SO2等一般性气体：H2、O2、CH4等三、气体干燥剂的类型及选择1、常用气体干燥剂按酸碱性可分为三类：①酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶;酸性干燥剂能够干燥酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等气体;②碱性干燥剂,如生石灰、碱石灰、固体NaOH;碱性干燥剂可以用来干燥碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体;③中性干燥剂,如无水氯化钙、无水硫酸铜等,可以干燥中性、酸性、碱性气体,如O2、H2、CH4等;2、根据干燥剂的氧化性分两类①强氧化性干燥剂：浓硫酸②一般干燥剂：五氧化二磷、硅胶、生石灰、碱石灰、固体NaOH、CaCl2、CuSO4等3、干燥剂选择的基本原则：根据干燥剂和气体的性质选择,其基本原则是干燥剂只吸收气体中的水分,不吸收被干燥的气体,具体表现在：1在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂,如不能用碱石灰、CaO和NaOH干燥CO2、SO2、HCl、H2S、Cl2、NO2等；2显酸性的气体不能选用碱性干燥剂,如不能用P2O5、浓H2SO4干燥NH3；3还原性的气体不能选用有强氧化性的干燥剂,如不能用浓H2SO4干燥H2S、HBr、HI等；虽然H2、SO2、CO、CH4也有还原性,但是浓硫酸在常温下不能氧化它们,可以用浓硫酸干燥;4能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用无水氯化钙干燥NH3因生成CaCl2·8NH3;浓硫酸可以和烯、炔、NO2发生反应,浓硫酸不能干燥烯烃、炔烃和NO2;四、气体净化中干燥装置的位置顺序气体的干燥是气体净化的环节之一,在干燥装置和其它净化或反应装置连接时注意：一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热;为了防止大气中的水气侵入,有特殊干燥要求的开口反应装置可加干燥管,进行空气的干燥;。
二水硫酸钙脱水
二水硫酸钙脱水1.引言1.1 概述概述二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）是一种常见的矿石和多用途化学品，具有广泛的应用领域，特别是在工业和农业中。
其在建筑材料制造、石膏板生产、农田改良以及水处理等方面都有重要作用。
本文旨在研究二水硫酸钙在脱水过程中的性质和相关应用。
首先将介绍脱水过程的原理和机制，探讨二水硫酸钙的物理化学特性及其对脱水过程的影响。
随后，将对二水硫酸钙的应用进行详细阐述，并列举相关实例和案例。
本文的目的是通过对二水硫酸钙脱水过程的深入研究，为相关领域的从业人员提供有价值的信息和技术支持。
通过对脱水过程的分析和实验数据的解读，我们可以更好地理解二水硫酸钙的特性和应用，为相关产业的发展提供参考和指导。
在接下来的章节中，我们将详细介绍脱水过程的原理和机制，探讨二水硫酸钙的性质，例如其晶体结构、溶解性等。
通过对这些关键信息的研究，我们将更好地了解脱水过程中的各种影响因素，以及如何优化脱水过程以达到最佳效果。
希望通过本文的研究，能够为相关领域的科学家、工程师和决策者提供有关二水硫酸钙脱水的重要信息和参考资料，推动该领域的发展和进步。
同时，也希望通过我们的努力，能够为环境保护和资源循环利用提供可行的解决方案，并推动可持续发展的进程。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分的内容主要是介绍整篇文章的组织结构和排列顺序，以帮助读者更好地理解文章的内容和思路。
本文将按照以下结构依次进行介绍。
首先，引言部分将概述本篇文章的主题和研究目的，以及展望本文的结构和重点。
接下来，正文部分将详细讲解二水硫酸钙脱水过程和其性质。
在正文的第一部分，将详细介绍二水硫酸钙脱水过程的原理、机制和条件。
通过分析二水硫酸钙分子的组成和结构以及反应过程的特点，揭示了脱水过程中所涉及到的关键步骤和影响因素。
在正文的第二部分，将重点介绍二水硫酸钙的性质。
这包括物理性质和化学性质的描述，如颜色、溶解度、热稳定性等。
水石膏、半水石膏、无水石膏
二水石膏：简介:二水石膏的分子式是CaSO4,2H2O,其化学结构师有2个结晶水的硫酸钙晶体，在不同条件的加热处理中其结构水容易脱出，成为各种晶体的半水石膏和无水石膏。
当温度在65℃时加热，二水石膏就开始释出结构水，但脱水速度比较慢。
在107℃左右、水蒸气压达971mmHg时，脱水速度迅速变快。
随着温度继续升高，脱水更为加快，在l 70—l90℃时，二水石膏以很快的速度脱水变为α—半水石膏或β—半水石膏。
当温度继续升高到220℃和320～360℃时，半水石膏则继续脱水变为α可溶性的无水石膏。
但220℃条件下生成的无水百膏比较容易在空气中吸水变成半水石膏。
在450一750℃期间变成的无水石膏则为不溶性无水石膏。
这种无水石膏即我们通常说的“死烧"石膏；它很难溶于水，几乎不凝结，而且不具有强度。
在800℃时，无水石膏开始分解为CaO和SO2 加O2 等，这时的凝结能力主要是靠CaO的凝结作用而不是石膏了。
这种分解在1050℃以后更为激烈，到1350℃才结束。
在还原气氛下，有利于CaSO4 的分解。
溶解度：固化后的二水石膏,通过长期放置后,它在水中的溶解度会不会降低？不会的，固化后的二水石膏,通过长期放置后会脱水变成石膏，在资料显示：二水石膏为2.08g/L，α-半水石膏为6.20g/L，β-半水石膏为8.15g/L，可溶性无水石膏为6.30g/L，天然无水石膏为2.70g/L。
所以它的溶解度不会降低反而升高！应用：(1)经漂洗烘干后用于水泥工业做缓凝剂(2)经漂洗甩干后用于生产普通β型石膏粉，并生产石膏砌块、大板等石膏制品；(3)直接用于农业，做土地的改良剂；(4)直接用于筑路材料。
石膏与二水石膏：理论上石膏与水搅拌时进行化学反应需要的水量为%；在模型制作过程中，实际加水量比此数值大的多，其目的是为了获得一定流动性的石膏浆以便浇注，同时能获得表面光滑的模型；多余的水分在干燥后留下很多毛细气孔，使石膏模型具有吸水性。
硫酸钙
硫酸钙硫酸钙CalciumSulphate别名石膏、生石膏编码GB18.001；INS516性状白色结晶性粉末，无臭，具涩味。
微溶于甘油，难溶于水（0.26g/100mL，18℃），不溶于乙醇，可溶于盐酸，加热到100℃以上，失去部分结晶水而成CaSO4·1/2H2O（即锻石膏）；加热至194℃以上，则失去全部结晶水而成为无水硫酸钙。
熔点1450℃，相对密度2.96。
对水的溶解度：0℃，0.24lg/100mL；32℃，0.269g/100mL；90℃，0.222g/100mL。
加水后成为可塑性浆体，很快凝固。
制法用氨法生产碳酸钠的副产品氯化钙加硫酸钠制成。
或将生产有机酸的中间体所得钙盐与硫酸作用而制成。
鉴别方法向1g硫酸钙中加100mL水，摇匀过滤，滤液呈硫酸盐反应和钙盐反应。
1．硫酸盐反应参见硫酸铝钾。
2．钙盐反应参见磷酸三钙。
毒理学依据1．GRASFOA-21FCR184.1230。
2．ADI无需规定（FAO/WHO，1994）。
3．代谢钙与硫酸根都是人体内正常成分，而且硫酸钙在水中溶解度低，在消化道内难以吸收，所以硫酸钙可认为无害。
使用稳定和凝固剂。
1．使用注意事项（1）本品对蛋白质凝固性缓和，生产豆腐质地细嫩，持水性好，有弹性。
但因其难溶于水，易残留涩味和杂质。
（2）生产豆制品常用锻石膏，过量有苦味。
另外应根据季节、浆温、水质来调整其用量。
2．使用范围及使用量（1）我国《食品添加剂使用卫生标准》（GB2920-1996）规定：用于面粉处理剂（作为过氧化苯甲酰的稀释剂），使用量为1.5g/kg；用于豆制品，可按生产需要适量添加。
（2）FAO/WHO（1984）规定：可用于酪农干酪及稀奶油混合物，用量为5g/kg（单用或与其他稳定剂及载体的合用量）。
（3）日本规定：最高使用量为1%或少于1%（以Ca计），或本品的4.3%以下（本品1g相当于0.2328gCa）。
（4）实际使用参考①用于生产番茄罐头，参考用量为片装800mg/kg；整装450mg/kg（单用或与其他固化剂合用，以Ca计）。
硫酸钙晶须的制备方法
硫酸钙晶须的制备方法硫酸钙晶须在20世纪70年代由日、美、德等国着手研究，20世纪80年代开始逐步应用。
我国也紧随其后，并在21世纪初进行了工业化生产，其中沈阳立昂新材料有限责任公司为国内最早工业化生产的企业，洛阳亮东非金属材料科技开发有限公司为目前国内工业化生产产能最大的企业。
硫酸钙晶须有二水（CaSO4·2H2O）、半水（CaSO4·0.5H2O）和无水（CaSO4）之分。
其制备方法目前主要有水压热法和常压酸化法。
硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。
制备原理：结晶理论认为，硫酸钙晶须的制备实质上是颗粒状的二水硫酸钙失去结晶水，转变成半水或无水硫酸钙的过程，生产实质是一个溶解-结晶-脱水的过程【1】，化学方程式如下：caso4.2H2o(颗粒状)→caso4·（1/2）H2O(纤维状)+（3/2）H2O. caso4·（1/2）H2O(纤维状)→caso4(纤维状)+(1/2)H2O.(1)c aso4.2H2o的溶解过程：caso4.2H2o→ca2++ so42-+2H2O.(2)c aso4·（1/2）H2O的结晶过程：ca2++ so42-+(1/2)H2O→caso4·（1/2）H2O(3)c aso4·（1/2）H2O的脱水生成无水硫酸钙晶须：caso4·（1/2）O→caso4+(1/2)H2O.H2制备技术：（1）以石膏为原料以石膏为原料制备硫酸钙晶须的方法主要有水热法和常压酸化法。
水热法是将小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变成变成细小针状的半水石膏，再经晶型话处理得到半水硫酸钙晶须。
该方法生产成本高，应用受到限制。
常压酸化法是在一定温度下，此法不需要压热器，且原料的质量分数大大提高，成本大幅度降低，易于实现工业化生产【2-5】。
常用干燥剂及其使用
实验室常用干燥剂及其使用除去固体、液体或气体内少量水分的方法称干燥。
有机实验中几乎所做的每一步反应都会遇到试剂、溶剂和产品的干燥问题，所以干燥是实验室中最普通但最重要的一项操作。
如果试剂和产品不进行干燥或干燥不完全，将直接影响有机反应、定性分析、定量分析、波谱鉴定和物理常数测定的结果。
干燥方法可分为物理方法与化学方法两种。
物理方法有吸附（包括离子交换树脂法和分子筛吸附法）、共沸蒸馏、分馏、冷冻、加热和真空干燥等，化学方法按去水作用的方式又可分为两类：一类与水能可逆地结合生成水合物，如氯化钙、硫酸钠等；一类与水会发生剧烈的化学反应，如金属钠、五氧化二磷等。
下面按有机物的物理状态介绍各种干燥的方法和实验操作。
1．固体的干燥（1）晾干：将待干燥的固体放在表面皿上或培养皿中，尽量平铺成一薄层、再用滤纸或培养皿覆盖上，以免灰尘沾污，然后在室温下放置直到干燥为止，这对于低沸点溶剂的除去是既经济又方便的方法。
（2）红外灯干燥：固体中如含有不易挥发的溶剂时，为了加速干燥，常用红外灯干燥。
干燥的温度应低于晶体的熔点，干燥时旁边可放一支温度计，以便控制温度。
要随时翻动固体，防止结块。
但对于常压下易升华或热稳定性差的结晶不能用红外灯干燥。
红外灯可用可调变压器来调节温度，使用时温度不要调得过高，严防水滴溅在灯泡上而发生炸裂。
（3）烘箱烘干：实验室内常用带有自动温度控制系统的电热鼓风干燥箱，其使用温度一般为50～300℃，通常使用温度应控制在100～200℃的范围内。
烘箱用来干燥无腐蚀、无挥发性、加热不分解的物品。
切忌将挥发、易燃、易爆物放在烘箱内烘烤，以免发生危险。
（4）干燥器干燥：普通干燥器一般适用于保存易潮解或升华的样品。
但干燥效率不高，所费时间较长。
干燥剂通常放在多孔瓷板下面，待干燥的样品用表面皿或培养皿装盛，置于瓷板上面，所用干燥剂由被除去溶剂的性质而定。
1. 变色硅胶是使用较普遍的干燥剂，其制备方法是：将无色硅胶平铺在盘中，在大气中放置几天，任其吸收水分，以减少应力，如果部分干燥的硅胶有内应力，浸入溶液中即会发生炸裂，变成更小的颗粒状，当吸收的水分使它质量增了原质量的1/5时，浸入20％氯化钴的乙醇溶液中，15～30分钟后取出晾干，再置于250～300℃的烘箱中活化至恒重，即得变色硅胶。
脱硫石膏制备γ-CaSO_(4)晶须及Ⅱ-CaSO_(4)晶须
Washing FGD gypsum
Middle layer Settlement stratification Drying
Washed gypsum
Hydrothermal reactiLeabharlann nBoiling water
MgCl2 HCl H2O
II-CaSO4 whisker
600 ℃ Roasting γ-CaSO4 whisker
文献标志码：A
DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2021.03.018
Preparation of γ-CaSO4 and II-CaSO4 whiskers using FGD gypsum
MA Wen-jing1, CHEN Xue-qing1, GAO Li-li1, LI Yun1, GUO Hong-fei1, LI Zhi-shui2, CAO Ji-lin1 (1. Hebei Provincial Key Lab of Green Chemical Technology and High Efficient Energy Saving, School of Chemical
1前 言
脱硫石膏(flue gas desulfurization gypsum，FGD gypsum)是工业烟气湿法脱硫的副产物，主要成分为 二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，还含有粉煤灰、铁硅氧化物、碳酸钙、亚硫酸钙、钾镁硫酸盐等杂质。由于
收稿日期：2020-06-04；修订日期：2020-09-21。 基金项目：河北省自然科学基金(B2018202330)；河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019042，QN2019012)；天津市科技局企业科技特派员项目。 作者简介：马文静(1996-)，女，河北保定人，河北工业大学硕士生。通信联系人：李雲，E-mail：liyun@
磷肥
〈2〉、重过磷酸钙：由磷酸和磷矿粉作 用生产的。外观为灰色或灰黒色的粉状 物，经造粒得粒状物料。其主要成分为 磷酸一钙（Ca(H2PO4)2•H2O）。 它含有效P2O541-45%，游离酸（以P2O5计） 5-5.5%和水分5-7%。 它的有效五氧化二磷含量一般约是过磷 酸钙的三倍，因此又称三料过磷酸钙。 它是目前五氧化二磷含量最高的单一
理论硫酸用量＝1.61P2O5＋ 2.23CO2＋0.61Fe2O3＋ 0.96Al2O3 式中P2O5、CO2、Fe2O3、Al2O3分 别为磷矿中各相应组份含量的 百分数。 生产普钙的主要设备是混 合器和化成室。 混合器的形式很多，由多 桨立式混合器、卧式混合器、 锥型混合器、透平混合器等。
化成有多种方式，有回转化成、皮带 化成、链板化成、箱式化成、坑式化 成。
Fe2O3＋H2SO4＋3Ca(H2PO4)2 CaSO4＋2Fe(H2PO4)3＋H2O Al2O3＋H2SO4＋3Ca(H2PO4)2 CaSO4＋2Al(H2PO4)3＋H2O 4HF ＋ SiO2 SiF4 ＋ 2H2O SiF4 ＋ 2HF H2SiF6
由于硫酸是强酸，反应温度由高（可 0C以上），因此这一阶 达110 段的反应进行得很快。特别是在初期 反应进行的非常剧烈，一般在半小时 或更短的时间内就可进行完。
过磷酸钙具有热敏性，加热时不稳定。 当温度高于1200C时，失去结晶水变 为无水磷酸一钙Ca(H2PO4)2,水溶性 P2O5逐渐减少；加热到1500C时，Ca （H2PO4）2进一步缩合脱水，变为焦 磷酸钙： Ca(H2PO4)2 CaH2P2O7 ＋ H 2O
后者对农作物没有肥效。因此，在将 过磷酸钙造粒制取粒状产品时，干燥 温度不得超过1200C。
磷
肥
硫酸钙晶须简介
硫酸钙晶须简介硫酸钙晶须，又称石膏晶须，国际商品名称为“ONOPA-GPF”，是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20~50。
微溶于水，在水溶液中呈中性。
具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，与树脂、塑料、橡胶相容性好，能够均匀分散，pH值接近中性。
优良的增强功能和阻燃性。
和其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是无毒的绿色环保材料。
硫酸晶须的性能优良、应用广泛。
（1）复合材料增强：硫酸晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。
在塑料和橡胶中加入硫酸晶须可以起增强增韧的作用，还可以使制品的可加工性增强，成型收缩率降低，表面光洁度提高。
可提高机械强度、耐热性。
（2）摩擦材料：硫酸晶须无毒，适合作石棉代用品。
西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别轿车摩擦片。
硫酸晶须，可提高摩擦系数的稳定性及耐磨性。
（3）环境工程：石膏晶须因其具有较大比较表面积，可用作过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。
（4）沥青改性：用于沥青料及增强剂，提高沥青的软化温度。
（5）涂料和油漆：加入石膏晶须的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。
（6）加入无水硫酸钙晶须可提高环氧树脂黏结强度。
其增强效果超过石英粉、氧化铝、白炭黑、超细硅酸铝等到添加剂。
随着无水硫酸钙晶须的加大，环氧树脂黏结的拉伸强度和剪切强度均上升，但增大到一定值后反而下降。
本公司采用硅烷偶联剂对无水硫酸钙晶须表面处理后，黏结强度可明显提高；将改性无水硫酸钙晶须与石英粉混合使用，黏结效果更佳。
一、优势硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。
现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。
其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。
硫酸钙晶须简介
硫酸钙晶须简介硫酸钙晶须，又称石膏晶须，国际商品名称为“ONOPA-GPF”，是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20~50。
微溶于水，在水溶液中呈中性。
具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，与树脂、塑料、橡胶相容性好，能够均匀分散，pH值接近中性。
优良的增强功能和阻燃性。
和其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是无毒的绿色环保材料。
硫酸晶须的性能优良、应用广泛。
（1）复合材料增强：硫酸晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。
在塑料和橡胶中加入硫酸晶须可以起增强增韧的作用，还可以使制品的可加工性增强，成型收缩率降低，表面光洁度提高。
可提高机械强度、耐热性。
（2）摩擦材料：硫酸晶须无毒，适合作石棉代用品。
西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别轿车摩擦片。
硫酸晶须，可提高摩擦系数的稳定性及耐磨性。
（3）环境工程：石膏晶须因其具有较大比较表面积，可用作过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。
（4）沥青改性：用于沥青料及增强剂，提高沥青的软化温度。
（5）涂料和油漆：加入石膏晶须的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。
（6）加入无水硫酸钙晶须可提高环氧树脂黏结强度。
其增强效果超过石英粉、氧化铝、白炭黑、超细硅酸铝等到添加剂。
随着无水硫酸钙晶须的加大，环氧树脂黏结的拉伸强度和剪切强度均上升，但增大到一定值后反而下降。
本公司采用硅烷偶联剂对无水硫酸钙晶须表面处理后，黏结强度可明显提高；将改性无水硫酸钙晶须与石英粉混合使用，黏结效果更佳。
一、优势硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。
现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。
其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。
硫酸钙晶须制备及应用研究进展
硫酸钙晶须制备及应用研究进展王露琦;熊道陵;李洋;宗毅;曹雪文;欧阳少波【摘要】The calcium sulfate whiskers(CSW) , made from gypsum mine or desulfurized gypsum, are a kind of industrial by-product. They are sub-nanofibrous materials used as the modifying agents, with good shape, large length-diameter ratio, large specific surface area and uniform cross section. Their wide use is limited by their low yield and poor quality. Their morphology and formation mechanism were focused first in the paper. Following it was the summary of their preparation methods at home and abroad. The research progress of preparation technologies such as atmospheric acidification, hydrothermal synthesis, ion exchange and micro-emulsion were introduced, and their advantages and disadvantages were both analyzed. Finally, their application in the field of material modification and environmental protection was discussed. This paper has an important influence on the further study of the preparation method and formation mechanism of CSW and can provide scientific guidance for its application in the future and comprehensive recycling of mineral resources.%硫酸钙晶须是由石膏矿或工业副产品脱硫石膏制备而得,它是一种形貌完整,长径比大,比表面积大,横截面均匀的亚纳米纤维材料,是一种性能良好的改性剂.但是由于当前制备的硫酸钙晶须产率低,质量差等问题,导致硫酸钙晶须在大范围应用上受到一定的限制.文中着重介绍了硫酸钙晶须的结构形貌特征与形成机理,详细阐述了国内外制备硫酸钙晶须的方法,介绍了常压酸化法、水热合成法、离子交换法、微乳液法等制备工艺的研究进展,分析了不同制备方法的优缺点;同时介绍了硫酸钙晶须在材料改性、环境保护等领域的应用.对深入研究硫酸钙晶须制备及作用机理具有的重要意义,为硫酸钙晶须未来应用以及矿产资源综合回收利用提供了科学性指导.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2018(009)003【总页数】8页(P34-41)【关键词】硫酸钙晶须;机理;制备;应用【作者】王露琦;熊道陵;李洋;宗毅;曹雪文;欧阳少波【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】TF111.3;TG146.27我国石膏矿产资源丰富，现今已探明矿藏资源达576亿t，另外工业副产品脱硫石膏[1]年产量高达1亿t，原料资源丰富，目前我国硫酸钙晶须产量在1万t.硫酸钙晶须由于其独特的结构形貌，广泛应用于新材料、传统材料的改性以及环境工程等领域，国家对其开发利用高度重视.文中详细介绍了硫酸钙晶须生长机理以及目前的提取工艺，指出了现有工艺的不足之处，寻求更适合工业发展的新技术工艺，同时分领域介绍了硫酸钙晶须的应用价值，并指出了硫酸钙晶须在开发利用方面的不足，为国内外学者更加深入、合理开发利用硫酸钙晶须提供了参考与借鉴.1 硫酸钙晶须的结构性质与生长机理1.1 硫酸钙晶须的结构性质硫酸钙晶须是一种形貌完整，长径比大，比表面积大，具有均匀横截面的亚纳米纤维材料，其性质如针形，化学性质稳定[2].目前市面上的硫酸钙晶须主要分为3种：二水硫酸钙晶须[3]、半水硫酸钙晶须[4]、无水硫酸钙晶须[5]，3种不同结构的晶须在常压下具有4种变体，它们之间的关系如图1所示.图1 常压下不同硫酸钙晶须的4种变体Fig.1 Four varieties of different calcium sulfate whiskers under normal pressure由于硫酸钙晶须的独特结构，使其具有强度高、韧性好、耐高温、无毒无害等一系列良好的物化性质[6]，以及其应用[7]，详见表1.1.2 硫酸钙晶须的生长机理材料的性能由材料的结构决定，材料的结构受生产过程的影响，生产过程以生长机理为依托，生长机理的探究是对材料质量、强度、性能及应用潜能的研究.硫酸钙的生长机理从宏观角度讲是硫酸钙在不同环境下“溶解-结晶”的过程；从微观角度讲是硫酸钙晶体外延生长的过程，也就是以晶体基元为载体，向结晶完整的晶相转变的过程.由于硫酸钙晶须形态分二水、半水、无水3种，通过比较分析三者的形貌特征，发现三者的生长过程在机理上略有差异.二水硫酸钙晶须属于单斜晶系，由周期链理论(periodic bond chain)可知，具有四面体的[SO4]和具有八面体的[CaO8]互相连接，形成了二水硫酸钙晶须的轴方向，此方向上是化学键最强的方向，如图2所示.在晶核形成后，沿轴方向的高表面能晶面能吸附更多的成核基元，低表面能的晶面则相反，沿轴方向的高表面能晶面高速生长，其速度远远大于与之垂直的方向[8-10].由晶体生长优胜劣汰规律可知，具有高表面能的晶面在高速生长过程中，晶面逐渐减小直至消失；具有低表面能的晶面随生长的进行而不断延长扩大，最后具有晶须的形貌特征[11].半水与无水硫酸钙晶须的晶体结构同属于六方晶系范畴，如图3所示.其中111晶面主要由钙离子构成，主要吸附正负一价、二价离子，而110晶面主要由硫酸根和钙离子构成，主要通过吸附正离子，以改变110晶面的比表面自由能，抑制晶体生长基团向该面的吸附.111晶面的晶体生长速度远远大于110晶面的晶体生长速度[9].所以在C轴方向上晶体生长速度最快，晶体呈短六棱柱状[12]. 表1 常压下3种不同结构的硫酸钙晶须理化性质Table 1 Physicochemical properties of three different calcium sulfate whiskers under atmospheric pressure注：“/”指相关文献内未有明确载明.性质二水硫酸钙晶须（DH）半水硫酸钙晶须（HH）无水硫酸钙晶须（AH）α半水硫酸钙晶须β半水硫酸钙晶须化学式CaSO4·2H2O CaSO4·1/2H2O CaSO4·1/2H2O CaSO4密度 /（g·cm-3）2.32 2.67～2.73 2.67～2.73 2.69莫氏硬度 2 / / 3溶解度20℃ /（g·L-1） 2.04 小大 2.6晶型单斜晶系六方晶系三角晶系正交晶系晶体形貌针状或棒状短柱状片状 /结晶程度完好完好较差 /应用领域光学材料、化肥、干燥剂、日用化工建材、精密模具、医药载体、3D打印陶瓷模具、石膏板、塑模面粉处理、涂料改性、混凝土早强剂图2 二水硫酸钙晶须的轴方向Fig.2 Axial direction of two water calcium sulfate whisker图3 半水与无水硫酸钙晶须的晶体结构Fig.3 Crystal structure of semi water and anhydrous calcium sulfate whiskers无论是二水硫酸钙晶须还是半水、无水硫酸钙晶须，其生长过程都是由成核控制机理、错位控制机理、扩散控制机理等共同决定[13]，为探究其具体控制机理，需对硫酸钙晶须生成过程中的热力学[14-15]进行深入探析.热力学分析.硫酸钙晶须的制备过程从热力学分析，硫酸钙晶须电解质溶液中存在以下平衡：其对应溶度积常数:式（2）中，m为电解质溶液中对应离子的浓度，γ为对应离子的活度系数，α为物质的活度，Ksp只与温度有关.由周期链理论(periodic bond chain)可知，具有四面体的[SO4]和具有八面体的[CaO8]互相连接，形成了硫酸钙晶须的轴方向，此方向上是化学键最强的方向，如图2所示，硫酸钙晶须A的单位面积表面能γs＜A＞（J/m2）可以表示为：式（3）中，GS＜A＞为单位摩尔＜A＞表面吉布斯自由能（J/mol）；O＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面积（m2/mol）；HS＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面焓；SS＜A＞为单位摩尔＜A＞的表面熵；T 为温度（K）；为每个与表面接触的原子周围的魏格纳-塞茨原胞表面平均分数，对于晶态固相而言，其值为0.35；C为常数，与晶体形状有关，其平均值为4.5×108；V＜A＞为＜A＞的摩尔体积（m3/mol）. 对于硫酸钙晶须系统而言，单位面积表面能在晶须生长过程中对晶须的形貌起着决定性作用[16].根据Gibbs新相成核理论，新相从过饱和溶液中成核的概率以及相应产生结晶的速度，正比于溶液对新相的过饱和度，反比于摩尔体积和晶体与液相界面的表面自由能[17].除此之外，Ca2+与 SO42-在同一个平面内，H2O分子通过化学键与Ca2+和SO42-结合，或者通过氢键与Ca2+和SO42-形成的平面之间吸附位结合，如图4所示.图4 Ca2+与 SO42-结合方式Fig.4 The combination way of Ca2+and SO42- 在此规律的作用下，形成晶须的形貌特征[6-9]从离子成键角度分析，[Ca2+]与[SO42-]都有2个成键，其两端具有的2个自由端均可以成键，[Ca2+]与[SO42-]的结合速度、结合力都比CaSO4与H2O的强，因此成就了硫酸钙晶须的形貌特征.2 硫酸钙晶须的制备方法材料界对晶须的研究始于1948年，由美国科学家率先提出晶须概念，硫酸钙晶须由西方学者在19世纪70年代着手研究，在此以后的半个世纪里，国内外学者纷纷涌入晶须研究领域，先后研发出上百种晶须，主要分为有机晶须与无机晶须.但当时制备的晶须具有长径比小、产率低及成本高等问题.在19世纪80年代，在日本科学家首次研发出价格低廉的钛酸钾晶须之后，晶须的实际应用价值才得以体现.各国学者经过半个多世纪的反复探索研究，对硫酸钙晶须的制备方法已经有了较全面的认识，目前主要有常压酸化法[18]、水热合成法[19-20]、离子交换法[21]与微乳法.2.1 常压酸化法常压酸化法是原材料在一定温度的酸性环境中达到过饱和的状态，借助温度对硫酸钙溶解度的影响，实现硫酸钙的溶解与析出结晶，再经过滤、洗涤、干燥等工艺得到产品，其工艺流程见图5所示.图5 常压酸化法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.5 Process flow chart of calcium sulfate whiskerprepared by at mospheric acidification process李延峰等[22]在硫酸环境下，以钾长石为原料、萤石为助剂、硫酸镁为晶种，制备无水硫酸钙晶须，实验中反应温度为103℃，反应时间为1 h，固体与硫酸与水的质量比为1∶4.4∶35，添加剂硫酸镁用量为0.12 g，在此条件下得到硫酸钙晶须的长径比可以达到65，产率、白度和纯度分别为27.36%、65.3%、95.61%.朱利文等[23]在硫酸环境下，将脱硫石膏作为原料、氯化镁作为助剂生产无水硫酸钙晶须，分别从制备与脱水2道工序探究了工艺条件对产品的影响，实验中 Ca2+浓度为 0.15 mol/L，SO42-与 Ca2+摩尔比为 10，沸腾时间为15 min，陈化时间为6 h，脱水温度为200℃，脱水时间为0.5 h为较优工艺条件，在此实验条件下得到的硫酸钙晶须长径比可达80以上.常压酸化法在普通反应器中即可完成反应，对设备的要求明显降低，有效降低成本，为实现工业化生产打下基础，对我国综合利用磷石膏、脱硫石膏等工业废弃物具有良好的现实指导意义.该方法也有自身的不足之处：①该方法在酸性条件下进行，对设备的腐蚀性较大，在实际生产中不可避免的面临这个问题；②在实际生产过程一直存在母液酸性过大的问题，如果处理不当会对环境造成严重影响；③溶液溶解石膏的程度有限，以至于料浆浓度不高，对生产效率造成一定的影响.2.2 水热合成法水热合成法针对硫酸钙难溶的特点，在一定温度、一定压力下以水溶液作为反应体系，促使硫酸钙溶解、结晶析出晶体.反应前驱体经粉碎研磨后，与水配成一定浓度的料浆，并调节好pH，经预热后将反应物放入反应釜中，反应一段时间后经过滤、洗涤、干燥、解聚精制得到最终产品.其工艺流程见图6所示.图6 水热合成法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.6 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by hydrothermal synthesis method袁致涛等[6]将二水石膏作为原料，利用水热合成法制备超细硫酸钙晶须，以扫描电镜为分析手段，实验中反应温度为120℃，料浆初始pH值为9.8～10.1，料浆浓度为5%，原料粒度为18.1 μm条件下，得到超细晶须的平均直径为0.19 μm，长径比为98.史培阳等[24]将脱硫石膏作为原料，利用水热合成法制备硫酸钙晶须，实验中反应温度为140℃，反应时间为 120 min，固液比为1∶10，初始 pH 值为 5，原料粒度为1.36 μm，制备的硫酸钙晶须长径比为82.57.根据实验结果分析，晶须长径比随着单因素变量的改变而先增加后减小.水热合成法有效地解决了硫酸钙难溶解的难题，通过釜内反应实现合成与晶化一步完成，生产出形貌完整、粒度均匀，团聚较少的硫酸钙晶须.但是水热合成法也有自身存在的不足：①水热合成反应需在高温高压下进行，对设备耐高压与密闭性要求严格，限制反应装置大小，导致企业生产产量过低，不利于大规模工业生产；②由于反应在高温高压环境下进行，反应周期长，不仅能耗高，而且在工业实际生产中的危险系数较高；③反应过程可视性低，无法在反应过程中根据实验现象的改变调节实验反应条件与参数.2.3 离子交换法离子交换法是以离子交换树脂为模板，将离子交换树脂与硫酸盐溶液混合，利用离子交换树脂对溶液中不同离子的选择性，将溶液中的离子与树脂中的可交换离子进行交换，然后过滤干燥得到产品，其工艺流程见图7所示.图7 离子交换法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.7 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by ion exchange method王莹等[25-26]首次提出以D113型丙烯酸系钙型阳离子交换树脂为模板与硫酸锌溶液混合，反应得到硫酸钙晶须.以SEM、TG、XRD和IR为分析检测手段，得到实验较优工艺条件为：反应温度在40～60℃之间，反应时间为 2～4 h，硫酸锌浓度 0.17～0.35 mol/L，转速为600 r/min.郝肖等[27]利用离子交换膜将反应容器分为2部分，加阴极板的为阴极室，加阳极板的为阳极室，阴极室与阳极室分别加入硫酸根和钙离子溶液，在直流电的作用下，硫酸根通过离子交换膜进入阳极室与钙离子反应得到硫酸钙晶须.通过离子交换法得到的硫酸钙晶须无需洗涤可直接干燥处理，产品形貌完整，纯度高，另外该方法操作简单，对设备要求低，能耗低，离子交换树脂可以循环利用，大大地降低了生产成本.但是离子交换法也有不足之处：①该方法选择性较强，只对特定的离子起到相应的作用，同时面临置换难、吸附难等难题；②由于离子交换树脂的交换容量有限，对硫酸锌的用量有严格要求，因此在实际生产过程中大大降低生产速度；③随着反应进行，离子交换树脂中的基团易达到饱和状态，水中离子能力下降，导致溶液劣化，影响生产效率；④由于离子交换树脂为有机物，易受到外界机械、氧化等作用的影响，导致树脂内有效成分流出，在工业中应用较困难. 2.4 微乳液法微乳法是无机材料制备中一种传统的方法，含Ca2+与SO42-的2种微乳液混合，借助表面活性剂改变界面性质，经搅拌、静置、过滤、洗涤等工艺得到产品，其工艺流程见图8所示.张红英等[28]用微乳法的原理，以工业副产品硫酸钠溶液为原料，加入钙盐搅拌30 min，陈化时间为5～6 h，将沉淀物经水洗、硫酸溶解后加热过滤、冷却结晶制备硫酸钙晶须，此发明不仅在环保角度上解决了工业废水问题，而且在经济角度上提升了工业副产品价值.通过微乳法制备硫酸钙晶须可以使晶须的形貌得到有效的控制，可以达到纳米级别，并且工艺简单，对设备要求低，产品性能可以和其他方法得到的产品相媲美.但是该方法也有其自身不足之处：①微乳法主要研究晶须的尺寸控制，忽略对分散程度的研究；②目前还处于试验探究阶段，制备硫酸钙晶须的产量小，工业化生产难度较大；③实验过程中参与反应的表面活性剂、助表面活性剂等对产品的形貌结构与尺寸影响较大，但是这方面研究尚不完善.图8 微乳液法制备硫酸钙晶须工艺流程Fig.8 Process flow chart of calcium sulfate whisker prepared by microemulsion3 硫酸钙晶须的应用3.1 用作材料的改性剂3.1.1 高抗冲聚苯乙烯的改性高抗冲聚苯乙烯（HIPS）以其独特的加工性能、力学性能和热性能在塑料行业占据一席之地.随着现代工业对新材料要求的提高，原有传统材料必须对其原有性能进行优化.周超等[29]用硫酸钙晶须对高抗冲聚苯乙烯进行改性，通过实验证明，由质量分数为15%的硫酸钙晶须改性后的复合材料弯曲模量比纯HIPS增加了162%，冲击强度也明显提高，这更加稳固了HIPS在电器、仪表与日用品包装行业的地位.3.1.2 氟橡胶的改性氟橡胶（FPM）是一种抗热、耐油、抗酸碱腐蚀的现代航空航天材料.氟橡胶的改性剂一般为炭黑或者白炭黑，随着航天事业的突飞猛进，具有更好性能的复合材料备受学者关注.李辉等[30]将硫酸钙晶须与无水硫酸钙分别掺杂在氟橡胶中，通过Kissinger法和Ozawa法计算各自的热分解活化能，结果证明，硫酸钙晶须/氟橡胶复合材料的分解活化能高，热稳定性强，大大增加了氟橡胶在航空航天行业的应用范围.3.1.3 双马来酰亚胺树脂的改性双马来酰亚胺树脂是一种具有良好耐热性、工艺性、摩擦性的热固性树脂，但是摩擦性能会随使用时间的增长而下降.胡晓兰等[31]利用硫酸钙晶须对其进行改性研究，结果表明，硫酸钙晶须改性后的双马来酰亚胺树脂复合材料的塑性变形和裂纹情况得到明显的改善，磨损方式由黏着磨损变为磨粒磨损，并且磨损量显著降低，大大增加了双马来酰亚胺树脂在摩擦材料行业的应用范围.3.1.4 尼龙6的改性尼龙6（PA6）是一种热塑性良好的树脂总称，因其分子主链上的酰胺基团重复出现，工业上常以玻纤为添加剂改变尼龙6的力学性能.曾斌等[32]采用侧向添加方式将硫酸钙晶须添加到玻纤改性后的尼龙6中，测试结果显示，当硫酸钙晶须添加量低于10%时，原材料的拉伸强度提高了8.7%，弯曲强度提高了7.5%，弯曲模量提高了8%，这一实验为尼龙6开拓了应用空间，更为新材料的性能改进提供了科学实例.3.1.5 道路用沥青的改性沥青是一种黏度高、流动性小的黑褐色有机液体，作为基础建设材料广泛应用于道路建设等行业.但是由于其耐高温能力低，塑性与弹性差等缺点，吸引了众多学者对其性能进行改性研究.李军代等[33]借助硫酸钙晶须的高强度、高模量、耐高温等优点对道路用沥青进行改性，改性后的沥青耐高温性能、抗车辙能力有了显著提高，延长了沥青的使用寿命，降低了道路建设成本，具有一定的社会意义与经济意义.3.1.6 纸张强度的改性纸张的表面强度一直是衡量纸张好坏的重要指标，纸张强度差一般会导致印刷产品边缘有白边或者发虚的现象，更甚者会出现墨橡皮布与纸张分离的现象.近年来，学者通过研究发现硫酸钙晶须对纸张具有明显的增强效果.刘焱等[34]通过实验证实，超过10%的硫酸钙晶须加入到纸张中，纸张的强度指标均有所增加，当强度指标最大时，硫酸钙晶须的加入量为25%.硫酸钙晶须因其独特的纸张强度增强功能，在造纸行业中应用的前景十分广阔.3.2 用作环境保护净化剂3.2.1 对水中磷的吸附净化磷是导致水体富营养化的罪魁祸首，近年来国家花大力度治理磷超标，严格管控含磷废水的排放，目前工业上主要运用化学法、生物法、人工湿地法等[35]治理含磷废水，但是效果都不尽人意.邱学剑等[36]首次利用硫酸钙晶须处理污水中的磷，通过实验证实：在碱性条件下，借助Langmuir等温吸附模型对磷的吸附过程进行了解释，磷的去除率高达93%，大大提高了磷的去除效率，降低了处理成本，在工业实际应用中具有一定的现实意义.3.2.2 对水中汞的吸附净化汞是目前工业废水中危害最大的重金属之一，水中汞含量一旦超标，严重影响水生植物的光合作用，同时汞对人体的危害主要体现在神经系统、消化系统与生殖系统上，对水中汞的治理一直以来都是环境专家的研究重点.陈敏等[37]利用通过壳聚糖-己二酸改性后的硫酸钙晶须对工业废水中的汞进行吸附处理，实验结果表明，废水中pH增大、温度升高都对汞的吸附有一定的促进作用，改性后的硫酸钙晶须对汞的吸附率高达90%，对工业废水的处理有一定的指导意义.3.2.3 对印染废水的脱色处理印染行业的废水组成成分复杂，多为有毒、有特殊颜色的有机物，一般的处理方法很难对其进行有效处理，国内外学者在这方面花费了大量的精力研究印染废水的处理.杨双春等[38]在传统吸附沉降的基础上首次利用硫酸钙晶须的比表面积大、密度小、结构松散的特性，对印染废水进行处理，由于硫酸钙晶须造价低，具有得天独厚的价格优势，另外脱色效果明显好于传统方法，在印染废水脱色方面具有广阔的应用前景.3.2.4 对含油废水的破乳除油处理随着现代工业的发展，大量含油废水的处理成了环保专家的当务之急，但是近些年各类处理方法因速度慢、效率低等问题在实际应用中受到一定限制.刘玲等[39]率先提出运用硫酸钙晶须的尺寸均匀，表面自由能大、比表面积大等特性对水中污油进行吸附处理，实验结果表明，在微碱性溶液中硫酸钙晶须对污油的处理速度快，效果好，加之硫酸钙晶须原料便宜，便于实现工业化生产.3.3 其他方面的应用硫酸钙晶须由于其无毒、廉价、表面积大、晶须简单完整等优点，在饮品行业中被用作啤酒、饮料、矿泉水的过滤材料；在油漆行业中被用作涂料的骨架，提高涂料的黏结附着力与表面光滑度；在保温、隔音材料行业中被用作改性剂，大大提高材料的机械性能，实用价值高，工业生产简单，经济效益明显.4 结论与展望经过以上对硫酸钙晶须制备工艺的阐述，可以得出以下结论.1）利用常压酸化法制备硫酸钙晶须，得到的产品产率低，质量差，且溶液呈强酸性，对设备腐蚀性大，废液处理成本高，导致生产成本增加.今后的研究应该着力于抗腐蚀性设备的研究，或者研究对原料溶解度高的溶液，以降低前期溶解成本，提高生产效率.2）采用水热合成法制备硫酸钙晶须，产品的质量提高，但是存在设备密闭性要求高，生产过程可视性低，生产成本高等问题.今后的研究方向应该重点放在工艺条件优化，结合一些催化促溶技术以提高产品产率，扩大该技术的应用范围.3）离子交换法制备硫酸钙晶须能耗低，成本小，产品纯度高，但是运用到工业实际生产中仍然需要不断改进，今后的研究应该大力开发选择性差，容量大，抗氧化的离子型交换树脂，倾力开发新材料，实现投资小，收益大的良好局面.4）通过微乳法制备的硫酸钙晶须形貌完好，尺寸可达到纳米级别，并且工艺简单，但是工业实际生产难度大，日后应该大力研究表面活性剂与助表面活性剂的开发，以便实现扩大生产.5）硫酸钙晶须已经在复合材料改性、环境保护等领域得到应用，但是在机理探析还不够深入，还需投入更多的研究精力，以便在更宽广的领域进行应用，提升硫酸钙晶须的实用价值.我国地域广阔，资源丰富，但资源过度开发，利用率低是我国在资源方面面临的首要问题，这不仅是一种资源浪费行为，更是一种环境污染行为.随着科技的进步，时代的发展，人们逐渐认识到这一点，不仅加大了对资源开采的控制，而且提升了资源的开发利用率，从工业废渣中提取硫酸钙晶须就是其中一项重要的措施，这一措施的实行，对我国资源利用率的提高与环境友好型社会的发展具有深远意义.目前硫酸钙晶须的生产普遍存在诸多问题，形貌完整、大小均匀的硫酸钙晶须还没有。
膜过程中硫酸钙结晶及其影响因素
酸钙结垢的形成过程袁简要分析影响晶核生成和晶体结构的
因素袁为膜技术在废水除盐过程中防垢提供技术依据遥
1 硫酸钙结晶
已有的硫酸钙晶体有 6 种袁 其中有 3 种常见的自然沉
淀袁 分别为无水硫酸钙 渊CaSO4冤尧 半水合硫酸钙 渊CaSO4窑 0.5H2O冤和二水合硫酸钙渊CaSO4窑2H2O冤遥 晶核形成的方式有 均相成核和异相成核袁单一溶液体系中析出晶核过程称为均
数曰s 是晶种表面的有效生长点位曰滓 为过饱和度曰n 是有效
反应级数遥 一般认为袁n臆2袁 晶体为螺旋生长或含水单层生
长袁n跃2袁为多核结晶遥 除此以外袁诱导时间 tind 也是评价结晶 的一个重要参数咱5暂袁它是指从过饱和状态开始直到看到结晶
沉淀所需的时间遥诱导时间越长袁说明沉淀速率越小袁外界环
境对硫酸钙结晶抑制越强遥
泛应用遥 纳滤可高效截留二价离子袁而致密超滤也只是让部
分二价离子透过咱2暂遥 而采用膜处理的废水中一般会含有 Ca2+
和 SO42-等主要二价离子袁 因此膜过程中常出现 Ca2+和 SO42浓度过饱和现象袁形成浓差极化和凝胶层袁造成严重的膜污
染袁引起膜通量下降和分离效率降低袁甚至硫酸钙析出在膜
表面袁损坏膜组件袁缩短膜寿命或膜系统崩溃咱3暂遥 本文探讨硫
基金项目院福建省科技计划高校产学合作项目渊2017Y4011冤 作者简介院林振琳渊 1994耀冤袁硕士研究生袁主要从事垃圾渗滤液处理与资源化研究工作遥
101
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
环保技术
抑制效果与阻垢剂对硫酸钙结晶的亲和力有关遥 添加阻垢剂会延长硫酸钙结晶的诱导时间袁影响硫酸钙
关键词 硫酸钙 结晶 温度 阻垢剂 杂质离子
硫酸钙二水合物
硫酸钙二水合物简介硫酸钙二水合物，化学式为CaSO4·2H2O，是一种常见的矿物和化学化合物。
它是一种无色结晶体，可溶于水，但不溶于乙醇。
在自然界中，硫酸钙二水合物以石膏和脆石的形式存在。
在工业上，硫酸钙二水合物具有广泛的应用，包括建筑材料、肥料、制药和食品添加剂等。
结构与性质硫酸钙二水合物的化学结构由一个钙离子（Ca2+）与一个硫酸根离子（SO42-）以及两个结晶水分子（H2O）组成。
这种化合物的晶体结构是层状的，硫酸根离子和钙离子通过离子键连接形成硫酸钙层，水分子则位于硫酸钙层之间。
该结构使得硫酸钙二水合物在不同方向上具有不同的物理和化学性质。
硫酸钙二水合物在常温下稳定，但加热至100°C以上会失去结晶水，形成硫酸钙无水物（CaSO4）。
这是一种无色固体，称为石膏石或半水石膏。
在高温下，硫酸钙无水物才会熔化，并在冷却后重新结晶形成硬石膏。
产生与提取硫酸钙二水合物是一种常见的矿物，广泛分布于世界各地的沉积岩和堆积物中。
它通常形成于水体中的海滩、湖泊和热泉等场所，通过蒸发和沉淀过程逐渐形成硫酸钙二水合物结晶。
在一些地方，人们可以直接从石膏矿床中提取硫酸钙二水合物。
工业上，硫酸钙二水合物的生产主要通过以下几种方法： 1. 石膏石煅烧法：将石膏石加热至高温，使其失去结晶水并转化为硫酸钙无水物。
2. 化学合成法：在反应容器中将钙离子和硫酸根离子反应生成硫酸钙二水合物。
应用领域1.建筑材料：硫酸钙二水合物广泛用于建筑行业，主要用作石膏板、石膏板、墙面涂料和装饰材料等。
硫酸钙二水合物具有良好的隔热性能和阻燃性能，能够提高建筑物的舒适性和安全性。
2.肥料：硫酸钙二水合物富含钙和硫元素，是一种优质的土壤改良剂和肥料。
它可以增加土壤的肥力并改良土壤结构，促进作物的生长和发育。
3.制药：硫酸钙二水合物被广泛应用于药物制剂和药物配方中，用作赋形剂、填充剂和溶解度调节剂等。
它可以增加药物的稳定性和溶解度，改善药物的口感和口服易咽性。
硒酸钙和硫酸钙
硒酸钙和硫酸钙
硒酸钙和硫酸钙是两种不同的化合物，它们在化学结构、性质以及应用方面都有所不同。
硒酸钙是一种无机化合物，其化学式为CaSeO3。
它通常呈现为白色粉末，难溶于水。
硒酸钙在农业上可以用作微量元素肥料，为植物提供硒元素，有助于促进植物生长和提高抗逆性。
此外，硒酸钙还可以用作工业原料，用于生产其他硒化合物。
硫酸钙则是一种更为常见的无机化合物，其化学式为CaSO4。
硫酸钙通常存在两种形态：无水硫酸钙和石膏（含有结晶水的硫酸钙）。
无水硫酸钙是一种白色粉末，难溶于水，而石膏则呈现为白色或灰色的结晶体。
硫酸钙在建筑行业中有着广泛的应用，它可以用作石膏板、石膏线条等建筑材料的原料。
此外，硫酸钙还可以用于制造水泥、涂料、纸张等产品。
在医疗领域，硫酸钙也被用作骨折固定材料（如石膏绷带）的原料。
总的来说，硒酸钙和硫酸钙虽然都是钙的化合物，但它们的化学结构、性质以及应用方面都有所不同。
硒酸钙主要用于农业和工业领域，而硫酸钙则广泛应用于建筑、制造和医疗等行业。
半水硫酸钙分解
半水硫酸钙分解一、背景介绍半水硫酸钙是一种白色结晶体，化学式为CaSO4·1/2H2O，分解温度为约200℃。
在热分解过程中，它会失去结晶水并转变为硬石膏（CaSO4）。
这种分解过程是一种重要的工业反应，因为硬石膏是建筑材料和陶瓷制造中的重要原料。
二、半水硫酸钙的分解机理半水硫酸钙的分解反应可以用以下化学方程式表示：CaSO4·1/2H2O → CaSO4 + 1/2H2O该反应是一个相对简单的脱水反应。
在高温下，半水硫酸钙中的结晶水会失去，并形成无定形的硬石膏。
这个过程也可以看作是将一个固体物质转变为另一个固体物质的过程。
三、影响半水硫酸钙分解的因素1. 温度：半水硫酸钙在高温下更容易分解。
通常情况下，该反应需要在200℃以上才能进行。
2. 压力：压力对该反应没有显著影响。
3. 催化剂：该反应不需要催化剂。
4. 水分：半水硫酸钙中的结晶水是该反应进行的必要条件。
因此，如果没有足够的结晶水，该反应就不能发生。
四、半水硫酸钙分解的应用1. 建筑材料：硬石膏是建筑材料中广泛使用的一种原材料。
它可以用于制造各种装饰性和功能性构件，如天花板、墙板、地板等。
2. 陶瓷制造：硬石膏也是陶瓷制造中的重要原料。
它可以用于制造陶瓷模具和其他陶瓷部件。
3. 化学工业：硬石膏还可以用于制造硫酸钙和其他化学品。
例如，在某些工业过程中，硫酸钙可以用作中性化剂或脱水剂。
五、结论半水硫酸钙分解是一种重要的工业反应。
在高温下，它会失去结晶水并转变为无定形的硬石膏。
这个过程对建筑材料和陶瓷制造等行业都有着重要意义。
该反应的温度是影响其进行的主要因素，而压力和催化剂对其没有显著影响。
水分是该反应进行的必要条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无水硫酸钙结晶条件
无水硫酸钙是一种白色、无味、无毒的固体。
它是一种广泛应用的化学品，在很多领域都有着重要的应用。
无水硫酸钙的制备主要是通过结晶实现的。
下面我们来了解一下无水硫酸钙结晶的条件。
1. 温度条件：无水硫酸钙的结晶温度是比较高的，通常在160℃到180℃之间。
2. 浓度条件：无水硫酸钙的结晶与浓度关系较大。
在70%到80%的浓度范围内，可以得到比较理想的结晶。
3. 搅拌条件：在结晶过程中，适当的搅拌可以促进晶体的形成和生长。
搅拌的速度和时间应该根据具体情况确定。
4. pH值条件：晶体的生长还与pH值有关。
通常采用稀硝酸进行缓冲调节，以使pH值保持在6到7之间。
5. 晶种条件：在制备应用中的无水硫酸钙时，选用合适的晶种对结晶过程和晶体质量都有着很大影响。
综上所述，了解无水硫酸钙结晶的条件对于无水硫酸钙的研究和应用有着重要的意义。
在实际制备过程中，应根据具体的条件进行调节，以获得高质量的无水硫酸钙。