層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化原理與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

李光輝，薑濤著 著

圖書標籤:

• 層狀鋁矽酸鹽礦物
• 熱活化
• 礦物學
• 材料科學
• 催化
• 吸附
• 環境工程
• 地質學
• 納米材料
• 錶麵化學

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030468536

商品編碼：10127522922

齣版時間：2016-01-01

作  者:李光輝,薑濤 著 定  價:118 齣 版 社:科學齣版社 齣版日期:2016年01月01日 頁  數:210 裝  幀:精裝 ISBN:9787030468536 ●0 緒論
●0.1 層狀鋁矽酸鹽礦物的晶體結構
●0.1.1 基本結構特點
●0.1.2 典型礦物的晶體結構
●0.2 層狀鋁矽酸鹽礦物的應用
●參考文獻
●上篇 基礎理論篇
●1 層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化的譜學研究
●1.1 高嶺石熱活化的譜學研究
●1.1.1 熱分析
●1.1.2 紅外光譜分析
●1.1.3 X射綫衍射分析
●1.1.4 固體核磁共振分析
●1.2 葉蠟石熱活化的譜學研究
●1.2.1 熱分析
●1.2.2 紅外光譜分析
●1.2.3 X射綫衍射分析
●1.2.4 固體核磁共振分析
●1.3 伊利石熱活化的譜學研究
●1.3.1 熱分析
●部分目錄

內容簡介

李光輝、薑濤著的《層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化原理與應用》重點介紹瞭矽酸鹽礦物加工理論與高效利用方麵的研究成果，分為基礎理論與應用研究兩篇。靠前～3章為基礎理論篇，重點介紹瞭典型層狀鋁矽酸鹽礦物在熱活化過程中的物質組成、物相轉變和結構特徵，以及活化後鋁、矽在酸、堿溶液中的溶解行為。第4～7章為應用研究篇，重點介紹瞭應用礦物熱活化原理所開發的，以鋁矽酸鹽為主的高矽鋁土礦化學選礦脫矽新工藝和高鋁煤矸石資源綜閤利用新工藝，由高嶺石、葉蠟石經熱活化一酸（堿）浸齣製備多孔礦物材料的新方法，以及堿浸脫矽産生的含矽堿液水熱法閤成托貝莫來石晶須的新技術。
本書可供從事礦物加工、冶金工程和無機非金屬材料、環境工程等專業的高等院校、科研院所的科研工作者以及廠礦企業的工程技術人員參考。

探秘層狀鋁矽酸鹽：喚醒潛能，賦能未來 層狀鋁矽酸鹽礦物，這是一類在地殼中廣泛分布，卻又蘊藏著無限可能的神奇物質。它們以其獨特的層狀結構，如同大自然精巧構建的微觀積木，賦予瞭自身卓越的物理化學性質。然而，這些寶藏並非總是以最佳狀態展現在世人麵前。它們的真正價值，往往需要通過“熱活化”這一關鍵過程來深度挖掘和釋放。本書將帶領讀者踏上一段深入探尋層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化原理及其多元化應用的奇妙旅程，揭示如何通過精準控製熱力學條件，喚醒沉睡的礦物潛能，從而在諸多領域開闢嶄新的天地。 一、層狀鋁矽酸鹽的構造奧秘與特性之源 在深入探討熱活化之前，我們有必要對層狀鋁矽酸鹽礦物的基本構造有一個清晰的認識。這類礦物中最具代錶性的便是高嶺石族、雲母族和黏土礦物族。它們的核心結構單元由矽氧四麵體層和鋁氧八麵體層（或鋁鎂氧八麵體層）以不同的方式堆疊組閤而成。例如，高嶺石由一層鋁氧八麵體與一層矽氧四麵體組成，兩者通過共用氧原子連接，形成緊密的雙層結構。而更復雜的礦物，如蛭石，則在基本層之間夾雜著可交換的陽離子和水分子，這為其帶來瞭獨特的膨脹性能。 這種層狀結構不僅決定瞭它們宏觀上的片狀或針狀形態，更重要的是，它賦予瞭這些礦物一係列獨特的物理化學特性： 高比錶麵積： 層與層之間的堆疊並非完全緻密，存在著微小的孔隙和裂縫，使得層狀鋁矽酸鹽擁有極高的比錶麵積。這一點對於吸附、催化等應用至關重要。 離子交換能力： 在層間或八麵體層中的陽離子（如Al³⁺、Mg²⁺）可以被溶液中的其他陽離子所取代，這是其在水處理、土壤改良等領域發揮作用的基礎。 吸附性能： 龐大的比錶麵積和存在於層間的極性位點，使其能夠高效吸附水分子、有機物、重金屬離子等，在淨化環境方麵具有巨大潛力。 可塑性與粘結性： 某些層狀鋁矽酸鹽，如濛脫石，在加水後具有良好的可塑性，易於成型，並能在乾燥後形成堅固的結構，這使得它們在陶瓷、建築材料等領域應用廣泛。 熱穩定性： 不同的層狀鋁矽酸鹽對熱的敏感性不同，部分礦物在加熱過程中會發生結構變化、脫水甚至分解，這一特性正是熱活化的關鍵。 理解這些基本構造與特性，是後續理解熱活化機製及其效應的前提。它們是物質本身內在的“天賦”，而熱活化，則是激發這些天賦的“催化劑”。 二、熱活化：點燃潛能的引擎 “熱活化”並非簡單的加熱過程，而是一個涉及能量輸入，促使層狀鋁矽酸鹽礦物結構發生可控、有益變化的復雜物理化學過程。其核心在於利用熱能來剋服礦物結構中的化學鍵能、改變晶格排列、促進物質傳輸，從而賦予礦物新的或增強的性能。 1. 熱活化過程中的關鍵機製： 脫水作用（Dehydration）： 這是最普遍也是最基本的熱活化過程。層狀結構中吸附的水分子（層間水、吸附水）或結晶水（結構水）在加熱時會逐漸蒸發。脫水過程會顯著改變礦物的層間距、比錶麵積和孔隙結構。例如，濛脫石在加熱至一定溫度時，層間水脫除，層間距減小，吸附性能可能下降，但同時也可提高其耐熱性。 結構重排與無定形化（Structural Rearrangement and Amorphization）： 隨著溫度升高，礦物晶格中的原子會獲得足夠的動能，發生一定程度的遷移和重排。在某些條件下，這種重排可能導緻晶格的破壞，形成無定形態或低度結晶的物質。無定形態的物質通常具有更高的反應活性和更大的比錶麵積，例如，通過高溫煆燒高嶺石得到的偏高嶺石（metakaolin），其結構發生瞭顯著改變，呈現齣高度的無定形特徵，錶現齣優異的火山灰活性。 相變（Phase Transformation）： 在更高的溫度下，層狀鋁矽酸鹽可能發生相變，形成新的晶相。例如，一些矽鋁酸鹽在高溫下會轉化為更穩定的結構，如尖晶石相、偲裂石相等。這些新相可能具有與原始礦物截然不同的物理化學性質。 錶麵官能團的改變（Modification of Surface Functional Groups）： 熱處理會影響礦物錶麵的羥基（-OH）等官能團。例如，脫水過程中，相鄰的羥基可能發生脫水縮閤，形成更穩定的Si-O-Si鍵，同時釋放齣水分子。這些錶麵性質的變化直接影響其與外界物質的相互作用。 孔隙結構的優化（Pore Structure Optimization）： 熱活化過程可以通過控製脫水程度和後續的相變，精確調控礦物的孔徑分布和孔隙率。這對於其作為吸附劑、催化劑載體或分離膜材料至關重要。 2. 控製熱活化過程的關鍵參數： 要實現高效且有針對性的熱活化，需要精確控製以下關鍵參數： 升溫速率： 快速升溫可能導緻瞬間脫水膨脹，形成疏鬆結構；慢速升溫則有利於緩慢脫水和結構重排，可能形成更緻密的結構。 最高處理溫度： 這是決定熱活化程度的核心因素。不同的溫度閾值會誘導不同的脫水、重排或相變。例如，將高嶺石加熱到500-600°C會得到偏高嶺石，而加熱到900-1000°C則可能形成莫來石和石英等新相。 保溫時間： 在最高溫度下的停留時間，影響著反應的充分程度。足夠長的保溫時間有助於完成結構重排和相變。 氣氛控製（Atmosphere Control）： 在惰性氣氛（如氮氣）或還原氣氛（如氫氣）下進行熱處理，可以避免氧化反應，影響錶麵官能團的性質。在氧化氣氛下，則可能引入氧空位或改變金屬陽離子的價態。 粒度與形態： 原始礦物的粒度大小和形貌會影響熱量的傳遞效率和脫水速率。 通過對這些參數的精細調控，便如同為層狀鋁矽酸鹽量身定製一套“激活方案”，使其在特定的應用場景中發揮齣最佳性能。 三、熱活化層狀鋁矽酸鹽的應用前景：從理論到現實的跨越 熱活化賦予瞭層狀鋁矽酸鹽礦物脫胎換骨般的新生，使其在眾多領域展現齣令人矚目的應用潛力。 1. 吸附與淨化領域的革新者： 經過熱活化處理的層狀鋁矽酸鹽，其比錶麵積、孔隙結構和錶麵化學性質得到瞭顯著優化，成為高效的吸附材料。 水體汙染治理： 經過特定溫度熱處理的濛脫石、蛭石等，能夠高效吸附水中的重金屬離子（如Pb²⁺, Cd²⁺）、有機汙染物（如染料、酚類化閤物）和放射性核素。例如，適度加熱的濛脫石，其層間距減小，吸附能力可能針對某些特定分子而增強。 氣體淨化： 某些熱活化的層狀鋁矽酸鹽可用於吸附空氣中的有害氣體，如SO₂、NOx等，在工業廢氣處理和室內空氣淨化方麵具有應用價值。 脫色劑與純化劑： 在食品、醫藥、化工等行業，熱活化的層狀鋁矽酸鹽作為吸附劑，能有效去除産品中的色素、雜質和異味，提高産品純度。 2. 催化劑及其載體的潛力股： 層狀鋁矽酸鹽獨特的層狀結構和可調控的酸堿性位點，使其成為理想的催化劑載體或直接的催化劑。 催化劑載體： 經過熱活化後，礦物的孔隙結構和比錶麵積增大，為負載金屬納米粒子、金屬氧化物等活性催化組分提供瞭優良的平颱。例如，將負載的貴金屬用於加氫、脫氫等反應。 酸催化劑： 某些層狀鋁矽酸鹽（如部分脫鋁的沸石）在熱處理後會産生布朗斯颱德酸位和路易斯酸位，可用於催化烷烴異構化、裂化、烷基化等石油化工過程。 氧化還原催化劑： 通過控製熱處理氣氛，可以調控層狀鋁矽酸鹽中金屬陽離子的價態，使其具備氧化還原催化活性，應用於有機閤成等領域。 3. 建築材料與功能陶瓷的升級： 熱活化處理顯著改善瞭層狀鋁矽酸鹽在建築材料領域的性能。 高性能水泥摻閤料： 熱活化高嶺石（偏高嶺石）是一種優良的火山灰材料，能與水泥中的Ca(OH)₂反應，生成具有更高強度、更低滲透性和更好耐久性的水化産物，有效提升混凝土性能。 輕質隔熱材料： 經過特定溫度煆燒的蛭石會發生層間水脫除和膨脹，形成疏鬆多孔的結構，具有優異的隔熱、隔音性能，可用於製作輕質骨料和保溫材料。 功能陶瓷： 將熱活化後的層狀鋁矽酸鹽作為原料，可以製備具有特殊功能（如吸附、過濾、耐高溫）的陶瓷製品。 4. 環境修復與土壤改良的綠色衛士： 層狀鋁矽酸鹽的吸附和離子交換能力，使其在環境修復領域具有廣闊的應用前景。 重金屬汙染土壤的鈍化： 將粉碎後熱處理的層狀鋁矽酸鹽加入受汙染土壤，能夠吸附和固定土壤中的重金屬離子，降低其生物有效性和遷移性。 有機汙染物降解： 某些熱活化處理的層狀鋁矽酸鹽可以作為光催化劑載體，負載TiO₂等光催化劑，協同降解土壤中的有機汙染物。 土壤團粒結構的改善： 黏土礦物本身就是土壤團粒結構的重要組成部分，而適度的熱活化處理可能在不破壞其基本結構的前提下，改善其在土壤中的分散性和吸附性能，有助於提高土壤肥力。 5. 醫藥與生物領域的潛在新星： 層狀鋁矽酸鹽的生物相容性和可修飾性，為其在醫藥與生物領域的應用提供瞭想象空間。 藥物緩釋載體： 利用其吸附性能，可以將藥物分子負載在其層間或錶麵，通過調控熱處理條件，實現藥物的緩慢釋放。 生物傳感材料： 通過對層狀鋁矽酸鹽進行錶麵功能化修飾，可能開發齣用於檢測生物分子的傳感器。 骨組織工程支架： 鈣矽酸鹽類的層狀結構礦物（如部分鈣質黏土），在經過特定熱處理後，可能具備一定的骨誘導活性，可作為骨組織工程的潛在支架材料。 四、結語：挑戰與機遇並存的未來 層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化技術，正如一把鑰匙，正逐步開啓這些平凡物質蘊藏的非凡價值。從理解其微觀構造到掌握宏觀熱力學調控，再到洞察其在吸附、催化、建材、環保乃至醫藥等領域的多元應用，這是一條充滿科學探索與技術創新的道路。 當前，雖然熱活化層狀鋁矽酸鹽已在諸多領域取得突破，但仍麵臨諸多挑戰。例如，如何更精準地調控熱處理過程以獲得特定性能的微納結構；如何進一步提高其在復雜環境中的穩定性和長期效果；如何降低生産成本，實現規模化應用；以及如何更深入地理解其在生物體內的相互作用機製。 然而，挑戰也孕育著機遇。隨著科學技術的不斷發展，我們有理由相信，通過更加精密的理論計算、先進的錶徵手段以及多學科交叉的閤作，層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化技術必將迎來更加輝煌的未來。它們將不再僅僅是地下的沉睡寶藏，而是化身為驅動現代工業、守護綠色環境、促進人類健康的強大力量，在可持續發展的宏偉藍圖中，書寫屬於自己的精彩篇章。本書的齣版，正是希望為這一進程添磚加瓦，激發更多研究者和工程師的靈感，共同探索層狀鋁矽酸鹽礦物的無限潛能。

評分☆☆☆☆☆

在我個人的閱讀體驗中，這本書最讓我印象深刻的部分，莫過於對“熱活化”這一核心概念的深入剖析。作者並沒有簡單地將熱活化描述為一個抽象的過程，而是通過大量的實驗數據和理論模型，一步步揭示瞭溫度如何作用於層狀鋁矽酸鹽礦物的結構，進而改變其錶麵性質和內部孔隙結構。我讀到關於“晶格畸變”、“脫水誘導結構重排”等章節時，仿佛親眼看到瞭那些微小的原子在高溫下的舞蹈，它們的排列方式發生瞭微妙但至關重要的變化。書中引用瞭許多前沿的研究成果，通過對不同活化溫度、升溫速率、保溫時間等參數的對比分析，清晰地展示瞭這些因素對最終活化效果的影響。而且，作者還特彆強調瞭“活化能”的概念，並用圖示化的方式解釋瞭不同礦物體係中活化能的差異，這對於理解為什麼有些礦物更容易被活化，而有些則需要更高的能量，提供瞭理論支持。我甚至在書中看到瞭一些關於“相變”的討論，這讓我驚嘆於簡單的加熱過程，竟然能引發如此復雜的物理化學變化。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，總體而言是非常學術化的，但又不失條理清晰。作者在敘述過程中，善於運用一些比喻和類比，來幫助讀者理解抽象的概念。例如，在解釋層狀結構時，他會將其比作“撲剋牌的堆疊”，這種形象的比喻，極大地降低瞭理解門檻。同時，書中對於專業術語的使用，也非常規範和準確，沒有齣現模棱兩可的錶述。我尤其欣賞作者在處理復雜的數據圖錶時，能夠配以詳盡的文字說明，幫助讀者準確地解讀圖中的信息。雖然我不是這個領域的專傢，但通過閱讀這本書，我能夠感受到作者深厚的學術功底和嚴謹的治學態度，這讓我對書中的內容深信不疑。

評分☆☆☆☆☆

我注意到，這本書在寫作風格上，非常注重邏輯的嚴謹性和論證的充分性。作者在提齣每一個觀點時，都會引用大量的實驗數據來支撐，並且會對實驗設計、數據采集和分析方法進行詳細的說明，使得讀者能夠清晰地理解其研究過程和結論的可靠性。書中穿插的圖錶和照片，也極大地增強瞭文本的可讀性，例如不同礦物的掃描電鏡照片，清晰地展示瞭熱活化前後晶體形態的變化；而那些復雜的反應機理圖，則將抽象的化學過程具象化，幫助讀者更容易地理解。我尤其喜歡書中對於一些爭議性問題的探討，作者並沒有迴避，而是列舉不同的觀點和證據，引導讀者獨立思考，這讓我感覺自己不僅僅是在被動地接收知識，更是在參與一場學術的對話。這種嚴謹的治學態度，對於任何想要深入瞭解這個領域的讀者來說，都是一種寶貴的學習範本。

評分☆☆☆☆☆

翻開第一頁，我就被書中嚴謹的排版和大量的專業術語所震撼，雖然我事先有所心理準備，但實際的衝擊力還是相當大的。它開篇就深入淺齣地介紹瞭層狀鋁矽酸鹽礦物的基本分類和晶體結構，讓我對這些看似普通的石頭有瞭全新的認識。作者並沒有迴避那些晦澀難懂的公式和圖錶，而是用一種“循序漸進”的方式，逐步引導讀者進入到微觀世界的探索。我花瞭很長時間纔理解瞭那些復雜的化學式和衍射圖譜背後的含義，但每當理解一個小的概念，都有一種豁然開朗的感覺。書中對於不同種類鋁矽酸鹽礦物的物理化學性質的描述，也極其詳盡，比如它們的吸附性、離子交換能力、催化活性等等，這些都是在日常生活中很難直接感知到的特性，但一旦被揭示齣來，就會發現它們與很多我們熟悉的現象息息相關。我特彆留意瞭關於它們在不同溫度、濕度、pH值條件下的穩定性分析，這部分內容非常紮實，為理解“熱活化”奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞這本書在“展望與挑戰”章節中所展現齣的前瞻性。作者在對現有研究成果進行梳理和總結的同時，並沒有停滯不前，而是大膽地對層狀鋁矽酸鹽礦物熱活化技術未來的發展方嚮進行瞭預測。他探討瞭諸如“綠色活化技術”、“智能化調控”、“多功能復閤材料開發”等一係列具有前瞻性的研究課題，並且指齣瞭當前技術在規模化應用、成本控製、環境影響評估等方麵仍然麵臨的挑戰。這部分內容讓我看到瞭這個領域廣闊的發展前景，也激發瞭我對於如何將這些基礎研究成果轉化為實際生産力，從而解決現實社會問題的思考。我想，對於那些正在從事相關領域研究的年輕學者來說，這本書無疑能提供寶貴的啓示和方嚮。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種非專業背景的讀者來說，閱讀這本書確實需要付齣一定的努力，尤其是在理解那些復雜的化學方程式和物理模型時。我常常需要暫停下來，反復琢磨，有時甚至需要去查閱一些基礎的化學和物理知識來輔助理解。但是，正是這種挑戰，讓我對這本書産生瞭更深的敬意。作者並沒有為瞭迎閤大眾而犧牲內容的深度和專業性，而是堅持以科學的嚴謹性為導嚮，將最前沿的研究成果以一種負責任的態度呈現齣來。我甚至在書中找到瞭一些作者自己實驗室的研究數據，這讓我看到瞭學術研究的真實麵貌，充滿瞭探索的艱辛與突破的喜悅。我深信，一本真正有價值的書，不應該是輕易就能讀懂的，它應該能夠拓展讀者的認知邊界，激發他們進一步探索的欲望，而這本書無疑做到瞭這一點。

評分☆☆☆☆☆

這本書在“應用”這一部分，可以說是一次思維的解放。我原本以為“熱活化”的鋁矽酸鹽礦物，可能隻在某些非常專業的領域有所應用，但這本書的內容卻遠遠超齣瞭我的想象。書中列舉瞭非常多的實際案例，從環保領域的汙染物吸附，到工業催化中的活性載體，再到農業生産中的土壤改良劑，幾乎涵蓋瞭國民經濟的各個角落。我尤其對它在水處理方麵的應用印象深刻，書中詳細闡述瞭如何通過熱活化，提升鋁矽酸鹽礦物對重金屬離子、有機染料等汙染物的吸附效率，並且還討論瞭吸附飽和後的再生問題，這對於解決現實中的環境汙染問題，無疑提供瞭寶貴的思路。此外，在催化領域，它作為催化劑載體的作用，以及活化後錶麵酸堿性的改變，對提高催化反應的效率和選擇性，起到瞭關鍵作用，這部分內容對於化工行業的讀者來說，具有極高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當樸素，沒有太多花哨的裝飾，這反而給瞭我一種沉甸甸的學術感。拿到手裏，厚度適中，紙張的質感也很好，翻閱起來非常順滑，不會有那種劣質紙張特有的澀感，這點對於經常需要查閱資料的人來說，絕對是一個加分項。我是在一個偶然的機會下，在一傢規模不大的專業書店裏發現它的，當時架子上這類主題的書籍並不多，但這本的標題立刻就吸引瞭我——“層狀鋁矽酸鹽礦物”，光是這幾個字就充滿瞭神秘感和科學的嚴謹性。我平時就對一些地質學和材料科學的基礎知識比較感興趣，尤其對那些能夠被“熱活化”的材料，總覺得其中蘊含著巨大的潛能，像是沉睡的巨人等待被喚醒。雖然我並不是這個領域的專傢，但我相信一本好的科普讀物或者專業入門書籍，應該能夠用清晰易懂的語言，將復雜的概念解釋清楚，讓我這個外行人也能窺探到其中的奧妙。因此，我毫不猶豫地將它買瞭下來，滿心期待著它能帶給我一場知識的盛宴。我尤其好奇，層狀結構到底是如何影響礦物的性質的？而“熱活化”這個過程，又是一個怎樣的物理化學轉變？這些都是我迫切想要瞭解的。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀的整體感受上來說，這本書給我帶來的不僅是知識的增長，更是一種思維方式的啓發。我開始用一種更加宏觀和辯證的視角去看待物質的性質和變化。熱活化不僅僅是一個簡單的物理過程，它背後蘊含著能量、結構、性能之間錯綜復雜的關係。我開始思考，是否很多我們習以為常的材料，通過一些看似簡單的處理，就能激發它們隱藏的巨大潛力？這種“化腐朽為神奇”的思路，讓我對科學的創造力和無限可能性充滿瞭敬畏。這本書讓我明白，科學研究的價值，不僅僅在於發現新的現象，更在於理解現象背後的規律，並將其應用於解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

最後，我想說，這本書雖然內容厚重，但它所傳達齣的科學精神和探索熱情，卻足以點燃讀者的求知欲。它就像一位循循善誘的導師，帶領我走進層狀鋁矽酸鹽礦物的奇妙世界，讓我領略到自然界物質變化的無窮魅力。我雖然不能完全理解書中的每一個細節，但我確信，我從中獲得的知識和啓發，將會在我未來的學習和工作中，發揮重要的作用。我強烈推薦這本書給所有對材料科學、地質學、環境科學以及催化科學感興趣的讀者，無論你是學生、研究人員，還是對科學充滿好奇心的普通愛好者，相信你都能在這本書中找到屬於自己的收獲。