层状铝硅酸盐矿物热活化原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李光辉，姜涛著 著

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• 层状铝硅酸盐矿物
• 热活化
• 矿物学
• 材料科学
• 催化
• 吸附
• 环境工程
• 地质学
• 纳米材料
• 表面化学

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030468536

商品编码：10127522922

出版时间：2016-01-01

作  者:李光辉,姜涛 著 定  价:118 出 版 社:科学出版社 出版日期:2016年01月01日 页  数:210 装  帧:精装 ISBN:9787030468536 ●0 绪论
●0.1 层状铝硅酸盐矿物的晶体结构
●0.1.1 基本结构特点
●0.1.2 典型矿物的晶体结构
●0.2 层状铝硅酸盐矿物的应用
●参考文献
●上篇 基础理论篇
●1 层状铝硅酸盐矿物热活化的谱学研究
●1.1 高岭石热活化的谱学研究
●1.1.1 热分析
●1.1.2 红外光谱分析
●1.1.3 X射线衍射分析
●1.1.4 固体核磁共振分析
●1.2 叶蜡石热活化的谱学研究
●1.2.1 热分析
●1.2.2 红外光谱分析
●1.2.3 X射线衍射分析
●1.2.4 固体核磁共振分析
●1.3 伊利石热活化的谱学研究
●1.3.1 热分析
●部分目录

内容简介

李光辉、姜涛著的《层状铝硅酸盐矿物热活化原理与应用》重点介绍了硅酸盐矿物加工理论与高效利用方面的研究成果，分为基础理论与应用研究两篇。靠前～3章为基础理论篇，重点介绍了典型层状铝硅酸盐矿物在热活化过程中的物质组成、物相转变和结构特征，以及活化后铝、硅在酸、碱溶液中的溶解行为。第4～7章为应用研究篇，重点介绍了应用矿物热活化原理所开发的，以铝硅酸盐为主的高硅铝土矿化学选矿脱硅新工艺和高铝煤矸石资源综合利用新工艺，由高岭石、叶蜡石经热活化一酸（碱）浸出制备多孔矿物材料的新方法，以及碱浸脱硅产生的含硅碱液水热法合成托贝莫来石晶须的新技术。
本书可供从事矿物加工、冶金工程和无机非金属材料、环境工程等专业的高等院校、科研院所的科研工作者以及厂矿企业的工程技术人员参考。

探秘层状铝硅酸盐：唤醒潜能，赋能未来 层状铝硅酸盐矿物，这是一类在地壳中广泛分布，却又蕴藏着无限可能的神奇物质。它们以其独特的层状结构，如同大自然精巧构建的微观积木，赋予了自身卓越的物理化学性质。然而，这些宝藏并非总是以最佳状态展现在世人面前。它们的真正价值，往往需要通过“热活化”这一关键过程来深度挖掘和释放。本书将带领读者踏上一段深入探寻层状铝硅酸盐矿物热活化原理及其多元化应用的奇妙旅程，揭示如何通过精准控制热力学条件，唤醒沉睡的矿物潜能，从而在诸多领域开辟崭新的天地。 一、层状铝硅酸盐的构造奥秘与特性之源 在深入探讨热活化之前，我们有必要对层状铝硅酸盐矿物的基本构造有一个清晰的认识。这类矿物中最具代表性的便是高岭石族、云母族和黏土矿物族。它们的核心结构单元由硅氧四面体层和铝氧八面体层（或铝镁氧八面体层）以不同的方式堆叠组合而成。例如，高岭石由一层铝氧八面体与一层硅氧四面体组成，两者通过共用氧原子连接，形成紧密的双层结构。而更复杂的矿物，如蛭石，则在基本层之间夹杂着可交换的阳离子和水分子，这为其带来了独特的膨胀性能。 这种层状结构不仅决定了它们宏观上的片状或针状形态，更重要的是，它赋予了这些矿物一系列独特的物理化学特性： 高比表面积： 层与层之间的堆叠并非完全致密，存在着微小的孔隙和裂缝，使得层状铝硅酸盐拥有极高的比表面积。这一点对于吸附、催化等应用至关重要。 离子交换能力： 在层间或八面体层中的阳离子（如Al³⁺、Mg²⁺）可以被溶液中的其他阳离子所取代，这是其在水处理、土壤改良等领域发挥作用的基础。 吸附性能： 庞大的比表面积和存在于层间的极性位点，使其能够高效吸附水分子、有机物、重金属离子等，在净化环境方面具有巨大潜力。 可塑性与粘结性： 某些层状铝硅酸盐，如蒙脱石，在加水后具有良好的可塑性，易于成型，并能在干燥后形成坚固的结构，这使得它们在陶瓷、建筑材料等领域应用广泛。 热稳定性： 不同的层状铝硅酸盐对热的敏感性不同，部分矿物在加热过程中会发生结构变化、脱水甚至分解，这一特性正是热活化的关键。 理解这些基本构造与特性，是后续理解热活化机制及其效应的前提。它们是物质本身内在的“天赋”，而热活化，则是激发这些天赋的“催化剂”。 二、热活化：点燃潜能的引擎 “热活化”并非简单的加热过程，而是一个涉及能量输入，促使层状铝硅酸盐矿物结构发生可控、有益变化的复杂物理化学过程。其核心在于利用热能来克服矿物结构中的化学键能、改变晶格排列、促进物质传输，从而赋予矿物新的或增强的性能。 1. 热活化过程中的关键机制： 脱水作用（Dehydration）： 这是最普遍也是最基本的热活化过程。层状结构中吸附的水分子（层间水、吸附水）或结晶水（结构水）在加热时会逐渐蒸发。脱水过程会显著改变矿物的层间距、比表面积和孔隙结构。例如，蒙脱石在加热至一定温度时，层间水脱除，层间距减小，吸附性能可能下降，但同时也可提高其耐热性。 结构重排与无定形化（Structural Rearrangement and Amorphization）： 随着温度升高，矿物晶格中的原子会获得足够的动能，发生一定程度的迁移和重排。在某些条件下，这种重排可能导致晶格的破坏，形成无定形态或低度结晶的物质。无定形态的物质通常具有更高的反应活性和更大的比表面积，例如，通过高温煅烧高岭石得到的偏高岭石（metakaolin），其结构发生了显著改变，呈现出高度的无定形特征，表现出优异的火山灰活性。 相变（Phase Transformation）： 在更高的温度下，层状铝硅酸盐可能发生相变，形成新的晶相。例如，一些硅铝酸盐在高温下会转化为更稳定的结构，如尖晶石相、偲裂石相等。这些新相可能具有与原始矿物截然不同的物理化学性质。 表面官能团的改变（Modification of Surface Functional Groups）： 热处理会影响矿物表面的羟基（-OH）等官能团。例如，脱水过程中，相邻的羟基可能发生脱水缩合，形成更稳定的Si-O-Si键，同时释放出水分子。这些表面性质的变化直接影响其与外界物质的相互作用。 孔隙结构的优化（Pore Structure Optimization）： 热活化过程可以通过控制脱水程度和后续的相变，精确调控矿物的孔径分布和孔隙率。这对于其作为吸附剂、催化剂载体或分离膜材料至关重要。 2. 控制热活化过程的关键参数： 要实现高效且有针对性的热活化，需要精确控制以下关键参数： 升温速率： 快速升温可能导致瞬间脱水膨胀，形成疏松结构；慢速升温则有利于缓慢脱水和结构重排，可能形成更致密的结构。 最高处理温度： 这是决定热活化程度的核心因素。不同的温度阈值会诱导不同的脱水、重排或相变。例如，将高岭石加热到500-600°C会得到偏高岭石，而加热到900-1000°C则可能形成莫来石和石英等新相。 保温时间： 在最高温度下的停留时间，影响着反应的充分程度。足够长的保温时间有助于完成结构重排和相变。 气氛控制（Atmosphere Control）： 在惰性气氛（如氮气）或还原气氛（如氢气）下进行热处理，可以避免氧化反应，影响表面官能团的性质。在氧化气氛下，则可能引入氧空位或改变金属阳离子的价态。 粒度与形态： 原始矿物的粒度大小和形貌会影响热量的传递效率和脱水速率。 通过对这些参数的精细调控，便如同为层状铝硅酸盐量身定制一套“激活方案”，使其在特定的应用场景中发挥出最佳性能。 三、热活化层状铝硅酸盐的应用前景：从理论到现实的跨越 热活化赋予了层状铝硅酸盐矿物脱胎换骨般的新生，使其在众多领域展现出令人瞩目的应用潜力。 1. 吸附与净化领域的革新者： 经过热活化处理的层状铝硅酸盐，其比表面积、孔隙结构和表面化学性质得到了显著优化，成为高效的吸附材料。 水体污染治理： 经过特定温度热处理的蒙脱石、蛭石等，能够高效吸附水中的重金属离子（如Pb²⁺, Cd²⁺）、有机污染物（如染料、酚类化合物）和放射性核素。例如，适度加热的蒙脱石，其层间距减小，吸附能力可能针对某些特定分子而增强。 气体净化： 某些热活化的层状铝硅酸盐可用于吸附空气中的有害气体，如SO₂、NOx等，在工业废气处理和室内空气净化方面具有应用价值。 脱色剂与纯化剂： 在食品、医药、化工等行业，热活化的层状铝硅酸盐作为吸附剂，能有效去除产品中的色素、杂质和异味，提高产品纯度。 2. 催化剂及其载体的潜力股： 层状铝硅酸盐独特的层状结构和可调控的酸碱性位点，使其成为理想的催化剂载体或直接的催化剂。 催化剂载体： 经过热活化后，矿物的孔隙结构和比表面积增大，为负载金属纳米粒子、金属氧化物等活性催化组分提供了优良的平台。例如，将负载的贵金属用于加氢、脱氢等反应。 酸催化剂： 某些层状铝硅酸盐（如部分脱铝的沸石）在热处理后会产生布朗斯台德酸位和路易斯酸位，可用于催化烷烃异构化、裂化、烷基化等石油化工过程。 氧化还原催化剂： 通过控制热处理气氛，可以调控层状铝硅酸盐中金属阳离子的价态，使其具备氧化还原催化活性，应用于有机合成等领域。 3. 建筑材料与功能陶瓷的升级： 热活化处理显著改善了层状铝硅酸盐在建筑材料领域的性能。 高性能水泥掺合料： 热活化高岭石（偏高岭石）是一种优良的火山灰材料，能与水泥中的Ca(OH)₂反应，生成具有更高强度、更低渗透性和更好耐久性的水化产物，有效提升混凝土性能。 轻质隔热材料： 经过特定温度煅烧的蛭石会发生层间水脱除和膨胀，形成疏松多孔的结构，具有优异的隔热、隔音性能，可用于制作轻质骨料和保温材料。 功能陶瓷： 将热活化后的层状铝硅酸盐作为原料，可以制备具有特殊功能（如吸附、过滤、耐高温）的陶瓷制品。 4. 环境修复与土壤改良的绿色卫士： 层状铝硅酸盐的吸附和离子交换能力，使其在环境修复领域具有广阔的应用前景。 重金属污染土壤的钝化： 将粉碎后热处理的层状铝硅酸盐加入受污染土壤，能够吸附和固定土壤中的重金属离子，降低其生物有效性和迁移性。 有机污染物降解： 某些热活化处理的层状铝硅酸盐可以作为光催化剂载体，负载TiO₂等光催化剂，协同降解土壤中的有机污染物。 土壤团粒结构的改善： 黏土矿物本身就是土壤团粒结构的重要组成部分，而适度的热活化处理可能在不破坏其基本结构的前提下，改善其在土壤中的分散性和吸附性能，有助于提高土壤肥力。 5. 医药与生物领域的潜在新星： 层状铝硅酸盐的生物相容性和可修饰性，为其在医药与生物领域的应用提供了想象空间。 药物缓释载体： 利用其吸附性能，可以将药物分子负载在其层间或表面，通过调控热处理条件，实现药物的缓慢释放。 生物传感材料： 通过对层状铝硅酸盐进行表面功能化修饰，可能开发出用于检测生物分子的传感器。 骨组织工程支架： 钙硅酸盐类的层状结构矿物（如部分钙质黏土），在经过特定热处理后，可能具备一定的骨诱导活性，可作为骨组织工程的潜在支架材料。 四、结语：挑战与机遇并存的未来 层状铝硅酸盐矿物热活化技术，正如一把钥匙，正逐步开启这些平凡物质蕴藏的非凡价值。从理解其微观构造到掌握宏观热力学调控，再到洞察其在吸附、催化、建材、环保乃至医药等领域的多元应用，这是一条充满科学探索与技术创新的道路。 当前，虽然热活化层状铝硅酸盐已在诸多领域取得突破，但仍面临诸多挑战。例如，如何更精准地调控热处理过程以获得特定性能的微纳结构；如何进一步提高其在复杂环境中的稳定性和长期效果；如何降低生产成本，实现规模化应用；以及如何更深入地理解其在生物体内的相互作用机制。 然而，挑战也孕育着机遇。随着科学技术的不断发展，我们有理由相信，通过更加精密的理论计算、先进的表征手段以及多学科交叉的合作，层状铝硅酸盐矿物热活化技术必将迎来更加辉煌的未来。它们将不再仅仅是地下的沉睡宝藏，而是化身为驱动现代工业、守护绿色环境、促进人类健康的强大力量，在可持续发展的宏伟蓝图中，书写属于自己的精彩篇章。本书的出版，正是希望为这一进程添砖加瓦，激发更多研究者和工程师的灵感，共同探索层状铝硅酸盐矿物的无限潜能。

评分☆☆☆☆☆

在我个人的阅读体验中，这本书最让我印象深刻的部分，莫过于对“热活化”这一核心概念的深入剖析。作者并没有简单地将热活化描述为一个抽象的过程，而是通过大量的实验数据和理论模型，一步步揭示了温度如何作用于层状铝硅酸盐矿物的结构，进而改变其表面性质和内部孔隙结构。我读到关于“晶格畸变”、“脱水诱导结构重排”等章节时，仿佛亲眼看到了那些微小的原子在高温下的舞蹈，它们的排列方式发生了微妙但至关重要的变化。书中引用了许多前沿的研究成果，通过对不同活化温度、升温速率、保温时间等参数的对比分析，清晰地展示了这些因素对最终活化效果的影响。而且，作者还特别强调了“活化能”的概念，并用图示化的方式解释了不同矿物体系中活化能的差异，这对于理解为什么有些矿物更容易被活化，而有些则需要更高的能量，提供了理论支持。我甚至在书中看到了一些关于“相变”的讨论，这让我惊叹于简单的加热过程，竟然能引发如此复杂的物理化学变化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当朴素，没有太多花哨的装饰，这反而给了我一种沉甸甸的学术感。拿到手里，厚度适中，纸张的质感也很好，翻阅起来非常顺滑，不会有那种劣质纸张特有的涩感，这点对于经常需要查阅资料的人来说，绝对是一个加分项。我是在一个偶然的机会下，在一家规模不大的专业书店里发现它的，当时架子上这类主题的书籍并不多，但这本的标题立刻就吸引了我——“层状铝硅酸盐矿物”，光是这几个字就充满了神秘感和科学的严谨性。我平时就对一些地质学和材料科学的基础知识比较感兴趣，尤其对那些能够被“热活化”的材料，总觉得其中蕴含着巨大的潜能，像是沉睡的巨人等待被唤醒。虽然我并不是这个领域的专家，但我相信一本好的科普读物或者专业入门书籍，应该能够用清晰易懂的语言，将复杂的概念解释清楚，让我这个外行人也能窥探到其中的奥妙。因此，我毫不犹豫地将它买了下来，满心期待着它能带给我一场知识的盛宴。我尤其好奇，层状结构到底是如何影响矿物的性质的？而“热活化”这个过程，又是一个怎样的物理化学转变？这些都是我迫切想要了解的。

评分☆☆☆☆☆

我注意到，这本书在写作风格上，非常注重逻辑的严谨性和论证的充分性。作者在提出每一个观点时，都会引用大量的实验数据来支撑，并且会对实验设计、数据采集和分析方法进行详细的说明，使得读者能够清晰地理解其研究过程和结论的可靠性。书中穿插的图表和照片，也极大地增强了文本的可读性，例如不同矿物的扫描电镜照片，清晰地展示了热活化前后晶体形态的变化；而那些复杂的反应机理图，则将抽象的化学过程具象化，帮助读者更容易地理解。我尤其喜欢书中对于一些争议性问题的探讨，作者并没有回避，而是列举不同的观点和证据，引导读者独立思考，这让我感觉自己不仅仅是在被动地接收知识，更是在参与一场学术的对话。这种严谨的治学态度，对于任何想要深入了解这个领域的读者来说，都是一种宝贵的学习范本。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种非专业背景的读者来说，阅读这本书确实需要付出一定的努力，尤其是在理解那些复杂的化学方程式和物理模型时。我常常需要暂停下来，反复琢磨，有时甚至需要去查阅一些基础的化学和物理知识来辅助理解。但是，正是这种挑战，让我对这本书产生了更深的敬意。作者并没有为了迎合大众而牺牲内容的深度和专业性，而是坚持以科学的严谨性为导向，将最前沿的研究成果以一种负责任的态度呈现出来。我甚至在书中找到了一些作者自己实验室的研究数据，这让我看到了学术研究的真实面貌，充满了探索的艰辛与突破的喜悦。我深信，一本真正有价值的书，不应该是轻易就能读懂的，它应该能够拓展读者的认知边界，激发他们进一步探索的欲望，而这本书无疑做到了这一点。

评分☆☆☆☆☆

从阅读的整体感受上来说，这本书给我带来的不仅是知识的增长，更是一种思维方式的启发。我开始用一种更加宏观和辩证的视角去看待物质的性质和变化。热活化不仅仅是一个简单的物理过程，它背后蕴含着能量、结构、性能之间错综复杂的关系。我开始思考，是否很多我们习以为常的材料，通过一些看似简单的处理，就能激发它们隐藏的巨大潜力？这种“化腐朽为神奇”的思路，让我对科学的创造力和无限可能性充满了敬畏。这本书让我明白，科学研究的价值，不仅仅在于发现新的现象，更在于理解现象背后的规律，并将其应用于解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

翻开第一页，我就被书中严谨的排版和大量的专业术语所震撼，虽然我事先有所心理准备，但实际的冲击力还是相当大的。它开篇就深入浅出地介绍了层状铝硅酸盐矿物的基本分类和晶体结构，让我对这些看似普通的石头有了全新的认识。作者并没有回避那些晦涩难懂的公式和图表，而是用一种“循序渐进”的方式，逐步引导读者进入到微观世界的探索。我花了很长时间才理解了那些复杂的化学式和衍射图谱背后的含义，但每当理解一个小的概念，都有一种豁然开朗的感觉。书中对于不同种类铝硅酸盐矿物的物理化学性质的描述，也极其详尽，比如它们的吸附性、离子交换能力、催化活性等等，这些都是在日常生活中很难直接感知到的特性，但一旦被揭示出来，就会发现它们与很多我们熟悉的现象息息相关。我特别留意了关于它们在不同温度、湿度、pH值条件下的稳定性分析，这部分内容非常扎实，为理解“热活化”奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，总体而言是非常学术化的，但又不失条理清晰。作者在叙述过程中，善于运用一些比喻和类比，来帮助读者理解抽象的概念。例如，在解释层状结构时，他会将其比作“扑克牌的堆叠”，这种形象的比喻，极大地降低了理解门槛。同时，书中对于专业术语的使用，也非常规范和准确，没有出现模棱两可的表述。我尤其欣赏作者在处理复杂的数据图表时，能够配以详尽的文字说明，帮助读者准确地解读图中的信息。虽然我不是这个领域的专家，但通过阅读这本书，我能够感受到作者深厚的学术功底和严谨的治学态度，这让我对书中的内容深信不疑。

评分☆☆☆☆☆

最后，我想说，这本书虽然内容厚重，但它所传达出的科学精神和探索热情，却足以点燃读者的求知欲。它就像一位循循善诱的导师，带领我走进层状铝硅酸盐矿物的奇妙世界，让我领略到自然界物质变化的无穷魅力。我虽然不能完全理解书中的每一个细节，但我确信，我从中获得的知识和启发，将会在我未来的学习和工作中，发挥重要的作用。我强烈推荐这本书给所有对材料科学、地质学、环境科学以及催化科学感兴趣的读者，无论你是学生、研究人员，还是对科学充满好奇心的普通爱好者，相信你都能在这本书中找到属于自己的收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“应用”这一部分，可以说是一次思维的解放。我原本以为“热活化”的铝硅酸盐矿物，可能只在某些非常专业的领域有所应用，但这本书的内容却远远超出了我的想象。书中列举了非常多的实际案例，从环保领域的污染物吸附，到工业催化中的活性载体，再到农业生产中的土壤改良剂，几乎涵盖了国民经济的各个角落。我尤其对它在水处理方面的应用印象深刻，书中详细阐述了如何通过热活化，提升铝硅酸盐矿物对重金属离子、有机染料等污染物的吸附效率，并且还讨论了吸附饱和后的再生问题，这对于解决现实中的环境污染问题，无疑提供了宝贵的思路。此外，在催化领域，它作为催化剂载体的作用，以及活化后表面酸碱性的改变，对提高催化反应的效率和选择性，起到了关键作用，这部分内容对于化工行业的读者来说，具有极高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏这本书在“展望与挑战”章节中所展现出的前瞻性。作者在对现有研究成果进行梳理和总结的同时，并没有停滞不前，而是大胆地对层状铝硅酸盐矿物热活化技术未来的发展方向进行了预测。他探讨了诸如“绿色活化技术”、“智能化调控”、“多功能复合材料开发”等一系列具有前瞻性的研究课题，并且指出了当前技术在规模化应用、成本控制、环境影响评估等方面仍然面临的挑战。这部分内容让我看到了这个领域广阔的发展前景，也激发了我对于如何将这些基础研究成果转化为实际生产力，从而解决现实社会问题的思考。我想，对于那些正在从事相关领域研究的年轻学者来说，这本书无疑能提供宝贵的启示和方向。