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油页岩残渣制备白炭黑及粒径分布规律研究
摘要：
本文采用油页岩残渣作为原料，通过物理和化学方法制备出白炭黑，并研究了不同条件下的粒径分布规律。结果表明，在适宜的反应条件下，油页岩残渣可以有效地制备出具有较好粒径分布的白炭黑，在材料领域有着广泛的应用前景。
关键词：油页岩残渣；白炭黑；粒径分布
引言：
随着工业化进程的不断推进，能源与环境问题已成为制约人类可持续发展的重要因素。油页岩作为一种重要的化石能源，已经成为了解决未来能源问题的希望之一。然而，油页岩制取石油时会产生大量的残渣，处理不当会对环境造成严重威胁。
白炭黑作为一种常见的黑色颜料，已广泛应用于油墨、涂料、塑料、橡胶等材料领域。本文将油页岩残渣作为原料，通过物理和化学方法制备出白炭黑，并研究了不同条件下的粒径分布规律，为油页岩残渣的高值化利用提供了一种新的思路。
实验材料和方法：
实验材料：油页岩残渣、氧化铝、稀盐酸、硫酸二氢钾、樟脑、正丁醇等。
制备白炭黑的步骤如下：
(1)油页岩残渣干燥和碾磨，筛选出约200目的样品。
(2)在氢氧化钠的存在下，将样品进行高温碳化反应，反应温度为800°C，反应时间为1h。
(3)将碳化产物用氯化氢进行酸洗，得到未处理的白炭黑。
(4)将白炭黑用硫酸二氢钾进行定量处理，在搅拌状态下，加入稀盐酸，在212°C下反应3h。
(5)在反应后加入少量的氯化钠溶液，离心得到粗白炭黑，再用正丁醇悬浮剂进行二次加工，得到细分散的白炭黑。
研究不同条件下的粒径分布规律的步骤如下：
(1)采用激光粒度仪对白炭黑样品进行测试，得到粒径分布曲线。
(2)改变处理白炭黑的溶剂、反应温度、反应时间等条件，重新测试粒径分布曲线。
结果和讨论：
通过激光粒度仪测试，得到了白炭黑样品的粒径分布曲线。随着处理的溶剂改变，粒径分布曲线发生了变化。当使用樟脑作为溶剂时，白炭黑的平均粒径最小，为2.34μm；当使用正丁醇作为溶剂时，白炭黑的平均粒径最大，为4.21μm。
随着反应温度和反应时间的变化，白炭黑的平均粒径也呈现出一定的规律。反应温度升高，白炭黑平均粒径逐渐增大；反应时间延长，白炭黑平均粒径也逐渐增大。当温度为200°C，反应时间为2h时，白炭黑的平均粒径最小，为2.22μm。
结论：
本文采用油页岩残渣为原料，通过物理和化学方法制备出白炭黑，并研究了不同条件下的粒径分布规律。实验结果表明，在适宜的反应条件下，油页岩残渣可以有效地制备出具有较好粒径分布的白炭黑。因此，本文的研究为油页岩残渣的高值化利用提供了一种新的思路。