制备工艺条件对沉淀二氧化硅比表面积影响的研究.pdf

第30卷第3期非金属矿2007年5月1.4正交试验因素及水平确定在单因素条件试黑比表面积的影响顺序为：CADB,即温度验的基础上，选择四个因素进行正交试验，每个因硅酸钠浓度并流时间硫酸浓度。由此可得素都取3个水平（表1），考查了各因素之间的所有一出：反应温度对白炭黑的比表面积影响最为显著。级交互作用。选用L(3)正交表安排试验，并进图1所示为不同水平下比表面积均值与各因行了重复试验。280280表1因素水平表270270因素ABD260水平硅酸钠浓度/Be硫酸浓度%反应温度/并流时间/min250260120306550240250223407565。“/异圈那20222426304050A水玻璃浓度/BeB硫酸浓度/%3265090903302902试验结果与讨论3002802.1试验结果见表2。2702702.2正交试验分析2402602.2.1直观分析：从正交试验结果表可知，各因素210250607080905060708090的极差为RA=37.31、RB=7.93、Rc=93.55、RD=C反应温度/D并流时间/min35.02,即RcRRDR。因此，各因素对白炭图1白炭黑比表面积因素直观分析表2正交实验L2313)安排与测试结果方差分析12345678910111213试验AB(AC)1(AB)2(AC)1(AC)2(BC)1D(AD)1(BC)2(BD)1(CD)1(CD)2(BD)2(AD)2K278.71257.73264.29273.97305.91261.04268.62253.60285.32267.60261.91272.94264.99K石277.77274.04264.88252.06279.60286.52251.69278.20262.27266.53262.56254.61261.47K心241.40266.11268.72271.85212.37250.33277.58266.09250.30263.75273.42270.33271.42R37.317.934.4321.9193.5536.1925.8924.6035.023.8511.5118.329.95素的关系曲线。从图1可看出：随着硅酸钠浓度增自由度计算大、反应温度增高或并流时间延长，白炭黑的比表各因素自由度：f=n-1(nm为水平数)面积都会降低；而随着硫酸浓度的增大，白炭黑比两因素交互作用的自由度：=表面积先增大后减小。试验误差自由度：f2=n(r-1)=27(2-1)=272.2.2比表面积的方差分析：因素的离差平方和计其中：n为试验号总数，r为各号试验的重复次数。算查表得Fa.01(2,27)=5.49,Fa.01(4,27)=4.11。5-(5)-51353.1-白炭黑比表面积方差分析，见表3。从表3的F值，可得出各因素对白炭黑比表面(5181.911)2=16290.06积的影响顺序为：CACADBDBCADABBCD。根据方差分析，可得出反SAB=SB)1+SB2=208.2122+5255.78=5463.97应温度对白炭黑比表面积的影响最为显著，这与直同理，可计算出其他各因素的离差平方和，观分析结果相一致。而硅酸钠浓度和温度的交互作计算结果如下：S=2395.895,Sc=16290.06,用，对白炭黑比表面积的影响也很显著。SD=2395.895,SAc=142916.2,SBC=5591.475,SAD2.3正交试验回归分析利用SPSS软件对正交试=6953.456,SBD=15976.48,SCD=1125.165验数据进行线性回归分析，得出：误差的离差平方和计算S=746.770-6.218C+0.419C-3.839C-()-(+x)()0.892t。式中：S为比表面积，m2g3;C为硅酸钠浓度，=326503+322212.8-646811.2=1904.593Be;C为硫酸浓度，%；C为反应（下转第44页）-5-1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第30卷第3期非金属矿2007年5月0.14产工艺，具有反应时间短、酸度利用合理、酸挥发0.12损失少、工作环境相对安全等特点，使用后的硫酸、氢氟酸废液可循环再用于高碳、中碳石墨的生0.100.08产，故本提纯工艺适于石墨加工企业采用。参考文献0.061张向军，等.高温石墨化提纯品质（鳞片）石墨J】炭素技术，20010.04(2):39-4010152025氢酸反应时问/h2李常清，韦永德液相化学法制取高纯石墨研究)非金属矿，2002(2):35-38图4氢氟酸反应时间对灰分含量的影响3林长山，陈玉芝，等.液相法提纯天然石墨P.中国发明专利：设备的容积，增加设备投资，因此酸量与石墨量的CN1031512A液固比最小应使石墨完全浸润，适于搅拌和输送：4李继业，姚绍德.用氯化焙烧法生产高碳石墨的研究).中国矿业将石墨磨细可充分暴露杂质矿物，破坏颗粒之间的19993):4548结合键，增大单位质量石墨的比表面积，使浸出速5王昌慧，等氢氟酸湿法生产高碳石墨工艺路线研究)湖北化工，1991(4):12-14率加快；此外，搅拌方式与搅拌强度对酸浸反应也6郑明东.华东石墨的化学提纯技术研究J】.华东冶金学院学报有一定影响。19944):53-583结论7左开芬，等.核纯天然鳞片石墨的研制U.高技术通讯，1997（：44481.用硫酸-氢氟酸分步提纯法，可将97%高碳8王光民.高纯石墨生产工艺探讨).非金属矿，2001(4)：30-31石墨提纯至含碳量99.94%高纯水平。其最佳工艺条9王志模，张永碧.石墨提纯法P.中国发明专利：CN1052463A件为：硫酸预反应温度90、反应时间2h、硫酸浓10岳敏.天然鳞片高纯石墨的提纯方法P.中国发明专利度控制在30%60%；氢氟酸常温反应2h,氢氟酸CN1557704A11GB3521-95,石墨化学分析方法S浓度控制在20%。2,本工艺较常规氢氟酸法高碳、高纯石墨生收稿日期：2006-11-17(上接第5页)温度，；t为并流时间，min。之间的交互作用，对白炭黑BET比表面积的影响很表3白炭黑比表面积的方差分析表显著。因此，采用并流法制备一定比表面积的白炭方差离差平方和自由度平均离差平方和F值显著性黑，应首先调节合适的反应温度，然后再调节硅酸来源MS-S/fMS/MS钠浓度和其它工艺条件。A16290.0628145.029115.466零率本参考文献2395.89521197.94716.982411于欣伟，陈姚白炭黑的表面改性技术).广州大学学报（自然科学83779.64241889.82593.8409版)，2002,1(6：12-15011405.6525702.82480.84472马慧斌，宁延生，朱春雨，等.沉淀法白炭黑化学指标与胶料物理性能的关系)，无机盐工业，2004,36(6：4648AB5463.9741365.99319.364663李炳炎.白炭黑生产应用现状与趋势】.无机盐工业，2000,32AxC142916.2435729.04506.5041(6):26-28AXD5591.47541397.86919.816554HG/T3061-1999,橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅技术条件SBC6953.45641738.36424.64355 Boyer,James L.Precipitated silica having high sodium sulfateBXD15976.4843994.12156.62169contentP.US:5605569,1997-02-256云泽拥，宁延生，朱春雨，等.影响白炭黑产品稳定性的控制因素分析CXD1125.1654281.29123.987657U.无机盐工业，2005,37(8)：38-40误差E1904.5932770.540477李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理M).北京：化学工业出版社总和293802.5592005:953结论8刘文卿.实验设计M0.北京：清华大学出版社，2005：2249李志辉，罗平，洪楠，等.SPSS for Windows统计分析教程M.北京：采用并流法制备白炭黑，反应温度对白炭黑的电子工业出版杜，2005：229-238BET比表面积的影响最为显著，其次是硅酸钠浓度、并流时间和硫酸浓度。硅酸钠浓度与反应温度收稿日期：2006-11-03-44-C 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/