一水铝石制备含WO3的加氢脱硫催化剂

一水铝石一水铝石包含有一水硬铝石和一水软铝石,是生产氧化铝的主要原料。一水铝石经高温焙烧制得的γ-Al2O3作为载体,负载氧化镍和三氧化钨,并加有助剂氟,从而制备成活性较高的三氧化钨加氢脱硫催化剂。不同纯度的一水铝石对制得的脱硫催化剂的活性产生一定程度的影响。
 
低纯度一水铝石制备的含WO3的加氢脱硫催化剂
1.取一水铝石纯度为35重%的硫酸铝-偏铝酸钠法制备的氢氧化铝粉,加入助挤剂和水,挤成1.2毫米直径的小条,在烘箱中于120℃下干燥4小时,再在550℃管式炉中通入空气焙烧4小时,得γ-Al2O3(A);
2.在氟化铵溶于去离子水中,加冷却至室温的载体,室温下浸渍4小时;
3.分离,将湿的氟化氧化铝条在120℃烘箱内干燥4小时,再在500℃的管式炉中通干燥空气加热4小时,得到条状的氟化氧化铝,取出并冷却至室温;
4.将氟化氧化铝加入到偏钨酸铵和硝酸镍去离子水溶液中,室温下浸渍4小时,分离后,得到湿的催化剂;
5.湿的催化剂放在120℃烘箱内干燥4小时,管式炉中通空气500℃焙烧4小时,得催化剂A。
 
高纯度一水铝石制备含WO3的加氢脱硫催化剂
1.取一水铝石的纯度为70重%的氢氧化铝粉(由烷氧基铝水解制备得到),加助挤剂和水,挤成直径为1.2毫米的小条,在烘箱内120℃干燥4小时,在管式炉中通空气550℃焙烧4小时,得γ-Al2O3(B);
2.以γ-Al2O3(B)为载体制备催化剂B,其方法与低纯度的制备方法一致。
 
分析表明,高纯度一水铝石制备的氧化铝酸量较大,但经高温焙烧的一水铝石,其强酸量比较大;烷氧基铝水解得到高纯度一水铝石制备的三氧化钨脱硫催化剂B具有较高的活性。
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硬质合金球齿钻头分布优化

硬质合金球齿的主要组成成分为硬质相碳化钨以及粘结相钴,其具有高硬度、高强度、高耐磨耐蚀性以及良好的抗冲击性能,在一些高压潜孔、石油钻井、隧道掘进、采矿工业以及民用建筑中有着较为广泛的运用。由于其自身良好的耐磨性和冲击韧性,使得与其他材料的球齿相比具有更高的钻掘速度,相应的球齿钻头、钎头的使用寿命延长,不需要频繁换齿,提高了整体的工作效率也减轻了人力劳动。常用的硬质合金球齿牌号、性能以及相关应用范围如下:

硬质合金球齿钻头分布优化















在保证球齿性能稳定的基础上,钻头上以及钎头上合理球齿数量和分布也是对于钻掘性能重要的影响因素。对硬质合金球齿钻头分布优化的实质是在维持良好的挖掘性能的前提下保证钻头上具有最少的球齿数和最佳的分布位置。在实际的工作中发现合理的球齿分布有利于降低破岩的损耗,提高整体的钻进效率,防止切削齿过早发生磨损,发挥出最佳的切削性能。以潜孔钻头为例,其底部由中心向四周分布多个球齿,而其中的机械钻速最低的球齿决定了钻头的机械钻速,且寿命最低的齿也决定了钻头的寿命。早在20世纪80年代就有研究学者提出钻头上球齿的分布应遵循三大准则:即每个切削齿破岩体积相等、磨损速度相等、破岩损耗相等。满足这三大准则才能保证钻头破岩能量均匀分配在每个切削齿上,从而获得最佳的破岩效果。

从理论上说,硬质合金球齿破岩的过程分为三个阶段:弹性形变阶段(当力解除,岩石面可恢复原状)、疲劳阶段(又称为压力压皱阶段,表面裂隙不再消失,岩层表面发生破碎)以及体积破碎阶段(形成剪切体,在不断增大的压力下形成破碎坑)。当向邻近的几个球齿同时侵入岩层时,其总体的破碎效果取决于变形交叉带的性质。合理的球齿间距可在体积中时发出弹性形便能而产生断裂,并随着增加的载荷将岩石推出;若相邻球齿间距太小则使得压实区过分靠近,使岩石大剪切的难度增加;而相邻球齿间距过大则使得中间部分的岩石不被破碎产生岩脊。从冲击功的角度上看,对于直径固定的钻头来说,球齿数越少,每个齿的冲击能量越大,破碎的岩石体积也相应增大。但是相应的齿数过少,单个球齿所受应力超过了硬质合金球齿的断裂韧性,球齿发生断裂。

球齿的分布位置首先取决于钻头端面的形状,包括平头状、圆弧状、突出状、凹陷状等等。常见的以平头状和圆弧状为主。其中大直径的球齿钻头一般采用圆弧状端面,而小直径的球齿钻头则采用平端面,中间球齿分布在垂直于钻头轴线的断面上,边齿则分布在钻头的倾斜面上。最外圈的边齿不仅要承受机械支撑作用还要承担破碎功能,因此磨损量要远大于中心齿,且由于其线速度也较大,所以要求边齿的应具有直径大、分布宽、质量好的优点。另外,相应的齿数也应由内向外逐步增加且要求在受力复杂面或磨损严重的区域进行重点加强。

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钨合金医疗器械辐射消毒防辐射屏蔽件

钨合金医疗器械辐射消毒防辐射屏蔽件随着现代科技的发展与应用,辐射技术也逐步进入到人们的生活中。无论是在发电、工业、医疗等方面,辐射都起着至关重要的作用。其中,辐射消毒就是辐射的一种应用。辐射消毒是辐射加工中非常成功的一个例子,是利用电离辐射杀灭致病微生物(包括病毒),以消除其毒害的方法,主要用于一次性医疗用品、医疗器械的消毒处理。其奥秘在于放射性同位素Co-60。Co-60是金属元素钴的放射性同位素之一,能通过β衰变放出高能量的高速电子衰变成为Ni-60,同时放出两束伽马射线。而辐射消毒就是利用伽马射线照射躲藏在医疗用品及医疗器械中的细菌、病毒等,造成其生理功能紊乱,使其无法生长发育,甚至死亡。采用辐射消毒的医疗器械主要有采血、手术器械、人工心肺、缝合材料、注射器具、输血器械、导管、插管、绷带敷料、节育用具、移植用生物组织等。

辐射消毒是利用放射性同位素Co-60衰变产生的伽马射线照射病原体,而伽马射线具有极强的穿透本领,对人体具有一定的危害。当人体受到伽马射线的照射时,伽马射线可以进入人体与人体体内细胞发生电离作用,并侵蚀人体内部的有机分子(如蛋白质、核酸和酶等构成活细胞的有机分子),导致人体内的化学过程受到干扰,甚至导致细胞死亡。因此,在对医疗器械等进行辐射消毒时,应采取一定的防护措施。除了可以通过时间防护(减少照射时间)、距离防护(尽量远离辐射源)等,还可以采取屏蔽防护,即在人与放射源之间设置屏蔽件以减弱辐射强度。一般采用的屏蔽件是钨合金医疗器械辐射消毒防辐射屏蔽件。

近年来,由于辐射消毒被广泛应用于医疗器械的消毒处理,因而钨合金医疗器械消毒防辐射屏蔽件被用于屏蔽消毒过程中所产生的辐射。因为钨合金具有很高的密度,而金属材料的屏蔽性能随着其密度的增大而增强,因此钨合金医疗器械消毒防辐射屏蔽件具有很好的辐射屏蔽效益,可以高效吸收和屏蔽医疗器械消毒过程中所产生的辐射,减弱辐射强度,避免医护人员及相关人员受到辐射损伤。 

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非整比化合物钨青铜

1823年人们合成了一类含钠和钨的氧化物NaxWO3,它的颜色是和青铜相似的金黄色,且具有导电性,因此人们称之为钨青铜。随后,不断有新的氧化物青铜化合物被发现和研究。大多数过渡金属元素都可以形成青铜相,除钨青铜以外,比较常见的还有钼青铜、钒青铜、铌青铜和钽青铜等。由于历史原因,有时文献中也将各种氧化物青铜统称为钨青铜,氧化物青铜可用通式AxMOn表示。通式AxMOn中A为正电性原子,M为过渡金属,n可为整数也可为非整数。AxMOn在结构上有如下特征:(1)MOn中的M通常是八面体配位,M-O间常以共价键相连。八面体进一步连接形成开放的具有多面体孔穴的骨架结构;(2)AxMOn的结构中骨架部分和MOn相似;(3)A常是正电性原子,填入骨架的孔穴中;(4)随着A的填入,过渡金属M出现同素异价离子,即变为混合价态离子,从而形成非整比化合物。
 
钨青铜AxWO3(0<x<1)就属于此类非整比化合物,因其丰富的物理特性可广泛地应用于光学、电学和化学等领域,如作为电致变色装置、光致变色装置及湿度传感器等。其合成方法有很多种。高温固态反应法和熔盐电解法是较为常见的合成钨青铜的方法,另外还有机械化学合成、高压烧结、热降解、微波合成、水溶液还原方法用于此类材料的合成,最近有报道用气体渗透的方法也可以得到钨青铜。元素A的种类很多,有第一、二主族元素,稀土元素及部分过渡金属等。已经对不同系列的钨青铜(NaxWO3、KxWO3、RbxWO3、CaxWO3、BaxWO3和BxWO3)的晶体结构和物性进行了研究,发现不同的元素A对钨青铜的晶体结构也有不同的影响。
钨青铜结构
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醇对钨青铜粉体光致变色影响

以钨酸钠为原料,用水热合成方法制备了青铜相氧化钨粉体,经310 nm紫外光照射后粉体的颜色由浅蓝色变为蓝色,随着照射时间的增加薄膜颜色逐渐加深。图1所示为粉体表面分别吸附乙醇、丙醇和丁醇,并经过不同时间光照后的反射光谱。与未吸附醇时粉体的光致变色性质相比,随着光照时间的延长,曲线的反射强度逐渐减小,尤其是在1 050 nm左右的吸收峰变化较为明显。
 
但是粉体吸附不同的醇后,其吸收峰的峰形发生了变化,高波长处的反射强度大大降低,且达到饱和吸收所用的时间比没有吸附醇时明显缩短,一般减少了10 min。这可能是由于醇具有还原特性,使粉体产生了较多W5+离子的缘故。在三种吸附醇环境中,吸附丙醇的粉体变色效果最好,吸附丁醇的粉体次之,吸附乙醇的较差,其原因可能是丙醇的丙基具有较强的推电子能力,使得醇上的氢易于离去,且碳链相对较短,不会阻碍丙醇的O - H与氧化钨表面接触。
 
图2为粉体表面分别吸附乙二醇和丙三醇,并经过不同时间光照后的反射光谱。可以看出,与一元醇环境中的粉体光致变色的曲线相类似,随着光照时间的延长,曲线的反射强度逐渐减小。吸附丙三醇的粉体光致变色与一元醇的变化相比,随着醇元数的增加,达到饱和吸收所需的时间短,反射强度进一步减小,这可能是因为醇元数增加后,能够提供更多的醇O - H与氧化钨表面接触,进而生成更多W5+的缘故。

表面吸附醇的钨青铜粉末光照不同时间后的反射光谱
表面吸附醇的钨青铜粉末光照不同时间后的反射光谱
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