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湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划

项 目 申 报 表

项目名称: 利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须 学校名称 学生姓名 毛大厦 长沙理工大学 学 号 201267090318 201267090321 201267090101 201267090102 201267090110 朱玲 专 业 应用化学 应用化学 应用化学 应用化学 应用化学 性 别 男 男 女 女 女 项目所属 一级学科 入 学 年 份 2012 江志刚 何艳琪 韩 颖 许秋霞 2012 2012 2012 2012 指导教师 职称 副教授 150 学生曾经参与科研的情况 (1) 韩颖、何艳琪同学作为主要成员参与了“植物绝缘油的制备及其性能的研究”校级项目的研究。 (2) 项目组五位同学参与了“以磷石膏为原料制备纳米碳酸钙及生物医用纳米羟基磷灰石”校级项目的研究。 指导教师承担科研课题情况 1) 超声波辅助离子液体法合成稀土氟化物纳米晶及其光学性能研究（21001017），国家自然科学基金项目，2011.0101-2013.12.30，19万元，项目主持人； 2) 荧光光谱法在热障涂层无损检测中的应用研究(RERU2011018)，稀土资源利用国家重点实验室开放基金，2011.0101-2012.12.30，6万元，项目主持人； 3) 以磷石膏为原料制备纳米碳酸钙及生物医用纳米羟基磷灰石，贵州省科技厅项目，2010.0101-2011.12.30，3万元，项目主持人； 4) 稀土荧光探针的制备及其在热障涂层无损失效检测中的应用(2011CL02)，电力与交通材料保护湖南省重点实验室开放基金，2011.0101-2011.12.30，1万元，项目主持人； 5) 新型防污闪纳米SiO2/FEVE氟碳复合涂料的合成及性能研究(2014CL03), 电力与交通材料保护湖南省重点实验室开放基金，2014.0101-2015.12.30，1万元，项目主持人； 6) 基于空心海胆型球壳上TiO2纳米管阵列的可控制备及性能研究(21171027)，国家自然科学基金面上项目，2012.0101-2015.12.30，55万，主要参与人； 7) 聚苯胺基复合定形相变储热材料的制备与应用研究(13JJ3068)，湖南省自科基金，2014.0101-2016.12.30，3万元，主要参与人； 项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题 1、研究目的： (1) 利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须，变废为宝，极大地提高脱硫石膏的利用率和价值，解决企业脱硫石膏环境污染问题； (2) 探索各种实验参数，找出利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须的最佳条件； (3) 对硫酸钙晶须产品进行表面改性，增强产品的相容性。 2、研究内容： (1) 脱硫石膏成分分析及预处理，消除杂质对产物的影响。 (2) 实验条件（如料浆浓度、脱硫石膏细度、转晶剂、助晶剂、pH值、温度、时间、表面活性剂浓度等）对脱硫石膏转化率和产品质量的影响，确定反应的最佳条件，提高资源的利用率。 (3) 作用机理的初步研究。从理论层面及反应机理研究影响硫酸钙晶须生长和质量的原因，进而找到解决方法。 (4) 硫酸钙晶须表面改性。对硫酸钙晶须产品采用改性剂（如聚乙烯醇、硬脂酸、钛酸酯、正硅酸乙酯等）进行表面改性、分散，提高硫酸钙晶须的相容性。 3、拟解决的主要问题： (1) 利用脱硫石膏制备优质的硫酸钙晶须最佳制备工艺研究，超声波法合成硫酸钙晶须的反应途径、反应动力学、晶体成核与生长机理等规律研究； (2) 弄清转晶剂、助晶剂对硫酸钙晶须形成及生长的作用和影响，弄清体系中各相关因素对硫酸钙晶须的物相、形貌、粒径分布及其性能的影响。 (3) 如何实现企业脱硫石膏综合利用的最大经济化。 国内外研究现状和发展动态 目前，我国83%的发电量来自火力发电企业，全国煤电的比例已达到55%以上，到2020年煤电的比例还要提高[1]。煤炭的大量使用导致了SO2的排放量剧增，而SO2遇水后形成的酸雨对环境和人体健康造成了严重影响。在我国SO2的排放中，火电厂烟气SO2排放约占SO2总排放量的一半[2]。目前我国火电厂普遍采用的烟气脱硫技术是世界上应用最广泛的钙基湿法烟气脱硫（FGD）。采用该工艺每处理1吨SO2会产生脱硫石膏2.7吨。每年烟气脱硫产生的脱硫石膏约为760万吨，全国堆放的含硫石膏在内的化工副产石膏达4000多万吨[3]。目前，在国外如日本、德国、美国等国家，脱硫石膏主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂[4]。然而，国内对脱硫石膏的综合利用还刚刚起步，对其应用价值和市场竞争力普遍认识不够，对烟气脱硫石膏的研究主要集中在水泥混凝剂、建材、建筑石膏、土壤改性等方面，但存在产品品质不高，价格比较低廉，产品销售受到限制[5-6]。因此，如何利用脱硫石膏制备附加值更高，环境污染更小的产品以拓