蒙脱土铝柱撑粘土

粘土矿物主要指那些粒级为粘土级的层状含水铝硅酸盐矿物，有较大的比表面能，膨润性、吸附离子的可交换性优异。常见的粘土矿物主要有高岭土、蒙脱石、伊利石、绿泥石以及这些矿物组成的混层矿物，X射线衍射分析仪则是分析此类化合物的优异设备之一。奥林巴斯便携式X射线衍射分析仪可以为地质学家、冶金学家等提供实时的定量矿物学信息。地质勘探学者可以利用XRD现场分析的数据立即做出准确决策，冶金学家可以利用XRD分析数据提供高效的提纯精炼工艺，有益于提高矿石的分析效率。便携式XRD与实验室XRD分析结果一致，如下图是奥林巴斯便携式XRD(Terra)分析粘土矿物的谱图，结果表明样品主要含有方解石、伊利石、石英、钠长石及绿泥石。分析一系列粘土样品，可对比谱图的差异来观测样品的组分差异。奥林巴斯便携式XRD五大优势：极大的便携性极少样品量（约15mg）独特的震动舱设计简易的样品处理XRD与XRF同步分析检测奥林巴斯的XRD分析仪是一款高性能、封闭射线式便携XRD分析仪，可以通过对Cl到U元素进行的一次性快速XRF扫查，提供材料主要成份、次要成份或微量成份的全晶相结构信息。所需样品量极少，操作简便，可使操作人员在野外对样品进行实时快速的现场分析。

日前，“第八届全国矿物科学与工程学术会议”在绵阳召开。本次会议主题是基于矿物与生态文明建设，围绕“一带一路”和人类可持续发展战略，交流理论、技术和发展战略研究的重要成果。来自北京大学、南京大学、中国地质大学、中科院地球化学研究所、中科院广州地化所等科研院所、高等院校的近330名专家学者齐聚绵阳，围绕会议主题，共同研讨中国矿物科学与工程领域的最新研究成果，探讨“矿物+”的未来发展途径。第八届全国矿物科学与工程学术会议参会人员合影在会前培训会上，首先由深圳大学刘福生教授结合XRD粉末衍射峰的重叠使得粉末衍射结构解析困难等问题点，详细阐述了Rietveld结构精修在晶胞参数的精确计算、多相样品的定量分析上的应用及优势；然后，中国工程物理研究院核物理与化学研究所孙光爱研究员主要介绍了中国绵阳研究堆与应用的总体情况，并进一步对热中子和冷中子散射平台的提升与应用作了详细地讲解；最后，由岛津公司赵同新先生作了《岛津电子探针分析技术及在矿物研究中的应用》的报告，主要从SEM与EPMA的功能对比，岛津EPMA的技术特点及其在矿物学研究中的优势作了详细且综合地阐述。 会议首日，中国科学院院士、天津大学刘丛强教授，中科院广州地化所谢先德院士，中国矿物岩石地球化学学会矿物物理矿物结构专委会主任何宏平，中国地质学会矿物学专委会主任王汝成，绵阳市副市长孙福全，西南科技大学党委副书记董发勤、副校长陈波出席研讨会开幕式。孙福全代表绵阳市人民政府向大会的召开表示热烈祝贺，并表示矿物科学与工程学科作为科技、军事和国民经济各领域的重要支撑，发展前景巨大，此次会议的召开将会为绵阳市优化资源配置、调整产业结构、进一步推进实施“一带一路”战略起到积极的推动作用。陈波代表学校向与会领导和专家表示欢迎，并重点介绍了固体废物处理与资源化教育部重点实验室的建设发展情况。陈波表示，此次大会对矿物学科涉及的科学与工程问题开展学术研讨，围绕“一带一路”和人类可持续发展战略，交流学术思想，分享学术成果，将推动相关领域科技与产业发展，相信与会专家学者研讨会的举行能进一步开拓矿物学研究的新思路，启发新思想，进一步促进矿物科学工程的发展。王汝成在致辞中表示，我国矿物学工作者应以中国特色地质研究为强大动力，以矿产资源、材料和环境重大需求为契机，充分利用成分、结构等现代微区分析技术和理论模拟方法，重视引进物质科学研究的新理论、新方法，推动我国矿物学科进入国际先进行列。开幕式后，刘丛强院士和谢先德院士分别以《全球变化、表层地球系统科学与社会可持续发展》和《肇庆端砚和泗滨砭石的矿物组成与物性特征》为题作了特邀报告。刘丛强院士对社会可持续发展的重大需求，表层地球系统科学的重要性，以及地球关键带科学的内涵及其所包含的重大学科问题都进行了系统阐述，展现了矿物学在表层地球科学、关键带科学研究中的地位，为进行矿物学研究的师生提供了更广阔的研究空间。谢先德院士新矿物分类、矿物研究的国际影响、矿物元素成分特征以及在现实生活中的应用介绍了所在团队在天然高压矿物及陨石矿物研究中的最新研究进展与成果，为在座学者展现了矿物学研究的思路和广阔前景。其中对岫岩陨石坑的研究发现，Fe-Mg-碳酸盐在经受25-45GPa和800-900℃的冲击压缩下，不需要通过熔融、流体和其他还原物质作用，就能通过亚固态自身氧化还原作用，生成天然的金刚石。碳酸盐自身会生成金刚石的能力表明，金刚石在下地幔将是一种很普通的矿物，因为那里有很多碳酸盐，温度和压力也足够高。针对随州陨石的研究，出版了专著，包括6种新矿物，5种高压相；6种新矿物中5种以中国学者姓氏命名，除了理论上的突破外，在只有几个纳米大小的新矿物的鉴定技术上也取得了重要突破。谢先德院士（上图）和刘丛强院士（下图）作报告随后，来自University of Arizona的杨和雄教授介绍了《Effects of twinning and atomic order-disorder on structure analysis》，从矿物双晶以及原子有序和无序情况对结构的精修结果可信度的影响。新矿物的发现及提交国际矿物协会，需要提供的资料包括矿物的元素成分、化学式、光性、晶体结构等多方面的内容，其中晶体结构的测试包括一般的XRD、电子衍射（EBSD和TEM）等，在双晶和原子无序存在的情况下，衍射花样将会变得异常复杂，首先要扣除双晶和原子无序的影响，提高可信度因子。北京大学的鲁安怀教授主题报告《地球表面“矿物膜”在日-地系统中作用与启示》介绍了地球上几类矿物表面几十微米的膜层的研究进展，如红壤中长石和石英等颗粒矿物表面上包覆几十微米的铁锰氧化物半导体矿物胶膜，并研究了矿物膜的可见光光电响应特性，发现了光电子促进微生物生长代谢现象（一般植物依赖光合作用，某些微生物可以从光电子中汲取能量生存），提出光电能微生物的新类型。中国地质大学（北京）的董海良教授的《矿物微生物相互作用以及在环境领域中的应用》提出微生物还原结构铁使得黏土矿物中的蒙脱石向伊利石的转化、而微生物氧化结构铁可使伊利石向蒙脱石转化，他们团队对环境污染中的沙尘暴、PM2.5中的矿物尘也进行了研究，指出矿物微尘主要以石英、方解石、钠长石、白云母和石膏等构成，北方以石英相为主，南方方解石占优。并使用采集的大气污染物颗粒对大肠杆菌等微生物的影响。中科院广州地化所何宏平研究员作了《水热条件下粘土矿物的物相转变及其意义》，根据沉积物中粘土矿物组合特征来标识古气候。构成气候的两个基本要素是温度和湿度，从粘土矿物的成因，这两个指标也控制着粘土矿物的形成。绿泥石和伊利石可标识弱风化强度，热带富含高岭石。蒙脱石在南半球海洋中含量较高。粘土矿物的结构特点，使之可以运用在水体污染如生活污水、重金属污染、有机污染等的治理。此外来自成都理工大学、浙江工业大学、北京大学的专家学者也先后就微生物成矿修复环境污染、有色金属矿山废物的资源化以及污染的防控和治理等方面作了大会专题报告，分享研究经验与成果。可以看出主题报告除了矿物成因、新矿物发现等传统矿物学外，跨专业跨学科等学科交叉渗透趋势明显，尤其是环境污染及治理的交叉研究。(a)鲁安怀教授 (b)董海良教授 (c)何宏平教授 (d)杨和雄教授 作报告 会议次日，研讨会分“矿物表界面与纳米矿物”“环境矿物学与矿物资源绿色开发”“新矿物与成因矿物学”“矿物分析表征方法与纳米矿物材料”“矿物材料与功能矿物材料”“光电子调控矿物与微生物协同作用机制”六个分会场进行，共设120个分会场报告。在“矿物分析表征方法与纳米矿物材料”分会场中，岛津公司陈文迪先生作了《岛津EPMA针对含超轻元素矿物的解决方案》的报告，主要从超轻元素特征X射线的特点及其在电子探针分析上的难点出发，通过对岛津EPMA技术特点的分析及相关矿物的测试实例分享，论证了岛津EPMA在定量分析含Be、B、C、O等超轻元素矿物上的优势及可行性。与会专家学者踊跃发言，热烈探讨，就学科热点问题进行了广泛交流与深入研讨。岛津公司陈文迪作报告关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

喷干技术塑型ZSM-5基催化剂对甲醇制烯烃过程的影响喷干应用”在石油化工领域，采用喷雾干燥法制备 FCC(流体催化裂化)催化剂和 SAPO-34 基甲醇制烯烃催化剂。在此我们向您介绍一项研究，是使用步琦喷雾干燥仪 B-290 探索用喷雾干燥法制备一系列含有 ZSM-5 商业沸石与不同的粘土和粘合剂的催化剂复合材料；在甲醇制烯烃(MTO)过程中，评价了所得到的形状颗粒的催化性能。该研究选用天然粘土如高岭土、滑石、蒙脱土、硅镁土和海泡石作为催化剂配方。本研究中优化得到的喷雾干燥参数均可以平移转换到步琦最新款喷雾干燥仪 S-300 上使用，完美实现不同型号设备之间的平稳过渡！1简介在基质设计的进步是在实验室规模上开发的新催化剂的大规模实施至关重要。最佳的催化剂体是结合了活性、选择性、寿命和合适的成本等性能的催化剂体。催化剂配方需要适当选择成分，这高度依赖于所使用的制备方法(即挤出或喷雾干燥)。喷雾干燥是一种通过溶剂蒸发将喷雾状的浆料转化为干粉的技术。喷雾干燥过程的主要原理是使液体浆料与干燥气体(通常是空气或氮气)接触，一起通过一定孔径的喷嘴，形成小液滴的喷雾。喷雾干燥允许对最终产品性能的显著控制：粒度分布，残余水分含量，堆积密度和形态。与其他湿法塑型的方法(如挤压或造粒)相比，喷雾干燥技术提供了几个主要优点，即可以通过浆料的固体含量来控制颗粒密度，以及制备具有高度均匀性的有效填充球形颗粒的能力。2实验部分使用不同粘土、粘合剂和 ZSM-5 沸石制备复合浆料的过程，以及通过喷雾干燥技术将浆料转化为粉末状催化剂的方法。使用了三种不同的粘合剂-胶体二氧化硅，薄水铝石和水合氯铝。制备了10wt.%薄水铝石(PuralSB)溶胶；分散率为 45wt.% 的 NH4- ZSM -5 (SAR23)原液；50wt.% 的粉末与 0.01M 的(NH4)2HPO4 溶液混合，得到高岭土分散体。所有其他粘土，即滑石、膨润土、硅镁土和海泡石，以粉状形式加入浆料中，用水分散，根据固体含量达到~ 20wt .%的浆料。喷雾干燥过程采用实验室规模的步琦喷雾干燥机 B-290 Advanced，搭配可变孔径(1.4mm, 2.0mm 和 2.8mm)的钛合金双流体喷嘴。选择最佳喷雾干燥条件的标准是干燥室底部不存在液体沉积。最后，将干燥的复合材料在静态烘箱中，在 700º C 的空气下，以 5º Cmin-1的坡度煅烧 7h。3表征方法包括 X 射线衍射(PXRD)、氮气吸附实验、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线荧光测量(XRF)、静态光散射(SLS)、电感耦合等离子体(ICP)分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和程序升温 NH3 脱附(NH3-TPD)等。4结果与讨论加工过程参数对塑型过程的影响首先评估加工参数的影响。在保持其他工艺参数不变(Tin= 200°C, 11 mLmin-1，抽气机在 80%)的情况下，以34 wt.%(固形物基础上)高岭土为基体，40 wt.% ZSM-5 (H+ 的 MFI 沸石)和 26 wt.% 的 Pural SB(粘合剂)的复合浆料以不同的气体流量进行喷雾干燥。不同产物和初始浆料的形态特征对比如图1a-c 和 S1 所示，表明组分的亚微米级颗粒聚集形成球形复合颗粒。值得注意的是，复合球的平均直径与用于形成喷雾的气体流量有关。从粒径分布图(图1d)可以看出，复合材料具有较窄的粒径分布曲线和较低的粒径分布曲线。这样的观察结果与事实是一致的，即高气流产生的更高的压降迫使液滴分解成更小的液滴。▲ 图1所示。(a)浆料的扫描电镜图像，浆料中高岭土含量为 34%，ZSM-5 含量为 40%，Pural SB 含量为 26% 不同气流(b) 173 Lh-1和(c) 283 Lh-1雾化得到喷雾干燥颗粒。(d)旋风收集器中收集的固体产品的粒径分布随气体流速的变化曲线。喷雾干燥条件：Tin= 200°C, 11 mLmin-1，抽气机80%。不经过(e-f)和经过(g-h)球磨机预处理 30min 得到复合颗粒。对三种不同孔径(2.0 mm、1.4 mm 和 0.7 mm)的喷嘴进行了评估，目的是确定上述固定组合物对产生的颗粒尺寸的影响。▲ 图2。(a)喷雾干燥喷嘴示意图，突出了喷嘴直径(上)和喷嘴孔径(下)。(b)喷雾干燥机收集固体产品的区域：干燥室底部收集器(红色区域)和旋风收集器(蓝色区域)。(c)底部收集器(上)和旋风收集器(下)通过不同孔径的喷嘴喷射产生的固体馏分粒度分布：2.0 mm(蓝色)、1.4 mm(红色)和0.7 mm(绿色)。(d)喷嘴孔径分别为2.0 mm、1.4 mm和0.7 mm的底部(红色框)和旋风收集器(蓝色框)收集的固体产物光学显微镜图像(从左至右为柱)；比例尺对应100 μm。(e)旋风收集器(蓝色区域)、底部收集器(红色区域)和干燥室沉积物(米色区域)收集的固体产品质量分布图；(f)孔径分别为2.0 mm、1.4 mm和0.7 mm的喷嘴产生的喷雾几何形状(从上到下)。橙色区域表示湿喷雾与干燥室壁的接触区域。相应地，喷嘴帽的选择使喷帽与喷嘴尖端之间的间隙为0.8 mm (2.8 / 2.0 mm 2.2 / 1.4 mm 1.5 / 0.7 mm)。在评价过程中，浆料的组成(高岭土 60 wt.%， ZSM-5 20 wt.%， Al2Cl(OH)5 20 wt.%)和喷雾干燥条件(进料- 15 mLmin-1，气体流量- 473 Lh-1，抽气机- 80%，Tin- 210℃)保持不变，以排除任何侧干扰。喷雾干燥过程产生颗粒产品被分成两个主要部分——一个在干燥室的底部收集器中，另一个在旋风收集器中(图2b)。样品在两个馏分之间的分离与颗粒的大小和密度的差异有关。从粒径分布曲线(图2c)可以看出，粒径较小、粒径较轻的产物优先被收集到旋风容器中，粒径较大、粒径较重/密度较大的产物则倾向于沉降到底部干燥桶中，且粒径最大的组分粒径与喷嘴孔径的相关性较好 孔径为 2.0 mm 的喷嘴产生的喷雾颗粒约为 35μm，孔径为 0.7 mm 的喷嘴产生的最细颗粒约为 9μm。此外，光学显微镜图像(图2d)证实了这一观察结果，即无论喷嘴大小如何，较轻的亚微米(0.20-0.22 μm)复合颗粒优先被旋风分离器分离。另一个有趣的观察结果是，喷嘴尺寸极大地影响了干燥产品在不同馏分之间的质量分布，如图2e所示，其中红色馏分对应于干燥室底部收集的粉末质量，蓝色馏分对应于旋风收集器收集的粉末百分比，米色馏分对应于喷雾干燥筒壁上积聚的喷雾造成的不希望的损失。无论喷嘴孔径大小如何，较重/较大颗粒的相对质量分数几乎没有变化(约为 10-13 wt.%)，而细颗粒的相对质量分数随着喷嘴孔径的减小而增加。此外，固体产品损失呈相反趋势下降。这种相关的质量分布可以从具有一定孔径的喷嘴产生的喷射锥几何形状来解释(图2f)。考虑到喷雾干燥筒的长度(L)和直径(D)是固定的，孔口处的压力是恒定的，当孔口孔径较大时，喷雾锥的角度要宽得多。因此，这导致与湿浆接触的面积更大，并在干燥室的壁上形成固体。相反，较小的孔板孔径最大限度地减少了与干燥室壁的直接接触，并在旋风收集器中增加了更多的产品。表1总结了所研究的不同变量对喷涂颗粒最终性能的影响，作为对有兴趣制定自己的喷雾干燥方案的读者的指导。▲ 图3。(a)“循环再循环”概念的示意图。在底部容器中的复合颗粒收集是通过喷涂(b)新鲜配制的浆料(60 wt.%高岭土，20 wt.% ZSM-5和20 wt.% Al2Cl(OH)5)制备的 (c)经球磨预处理(标尺- 100 μm)和(d)不经此预处理(标尺- 500 μm)，由旋风收集器的细粒再分散制备的浆料。在不同倍率下(e) ×5(标尺- 500 μm)和×20(标尺- 100 μm)煅烧和筛分至粒径 38 μm的最终粉末的光学显微图。(g)复合材料终组分粒度分布图。喷雾干燥条件:Ø 喷嘴= 2.0 mm，Tin= 210℃，进料= 15 mLmin-1，气体流量= 473 Lh-1，抽气机= 80%。粘土对塑型过程的影响在上述优化之后，后续研究了五种不同粘土对所得技术体的配方和催化性能的影响。选择高岭土、海泡石、滑石、硅镁土和蒙脱土，具有不同的结构、化学成分和晶体形态(图4)。▲ 图4。(a)高岭石，(b)海泡石，(c)滑石，(d)硅镁石，(e)蒙脱石 相应的晶体结构表示如下:AlO6八面体表示为赤土色，SiO4四面体表示为米色，MgO6八面体表示为紫色，蓝色球体表示为水分子，紫色表示为Ca2+/Na+阳离子。(f-j)由20wt .%的ZSM-5(SAR 23)、20wt .%的Al2Cl(OH)5和60wt .%的粘土-高岭土(f)、海泡石(g)、滑石(h)、硅镁石(i)和蒙脱土(o)组成的喷雾干燥颗粒(f-j)。从图4可以看出，只有在以高岭土为基础的混合物中才能形成具有光滑外表面的致密球体。在这种特殊情况下，由于粘土的亲水性和润湿性以及晶体的板状特性，浆料的高固体含量(~ 47 wt.%)有利于喷雾干燥颗粒内的致密堆积。相比之下，海泡石和硅镁石粘土往往形成凝胶状分散体，迫使混合浆料稀释到相对较低的固体含量(海泡石和硅镁石分别为 ~ 25% 和 22wt .%)。由于这种稀释作用，复合颗粒的密度降低，形状偏离球形，外表面粗糙(图4g,i,l,n)。在滑石基浆料的情况下，由于材料的疏水性和高结晶度，我们能够制备固体含量约为 42 wt.% 的可泵送浆料。然而，由于粘土与水浆中其他组分的低混相性，导致球形不规则，充填效率低，成分分布不均匀，形成的形状颗粒表面非常粗糙(图4h,m)。这些结果表明，粘土的性质，特别是润湿性在喷涂过程中起着非常重要的作用。5结论在这项工作中，我们探索了一种用于催化剂配方的喷雾干燥技术。整喷雾干燥工艺参数，得到粒径在 30 ~ 100μm 之间的颗粒。结果表明，通过改变气体流量、喷嘴孔径、球磨浆前处理和浆料组分配比，可以制备出具有不同粒径和形态特征的复合颗粒。在所有不同的研究变量中，浆料配方中最关键的方面是可喷涂浆料的总固体含量，这受到催化剂成分(特别是粘合剂和粘土)的强烈影响:浆料稀释率低于 30wt.% 会导致松散的、表面缺陷的复合材料，其耐磨性较差，而更高的负载，在最佳喷涂条件下，提供更好的形状颗粒。另一方面，所选粘土的性质不仅影响喷雾本身，而且影响催化性能。特别是，我们的研究结果表明，所选择的粘土对改变复合材料的最终酸度有很大的影响，当应用于 MTO 时，会导致烯烃或芳烃循环的传播。6参考文献Shaping of ZSM-5 based catalysts via spray drying: effect on methanol-to-olefins performanceTuiana Bairovna Shoinkhorova, Alla Dikhtiarenko, Adrian Ramirez, Abhishek, Dutta Chowdhury, Mustafa Caglayan, Jullian R. Vittenet, Anissa Bendjeriou-Sedjerari, Ola S Ali, Isidoro Morales Osorio, Wei Xu, and Jorge GasconACS Appl. Mater. Interfaces, Just Accepted Manuscript &bull DOI: 10.1021/acsami.9b14082 &bull Publication Date (Web): 15 Oct 2019 Downloaded from pubs.acs.org on October 19, 2019