土壤聚合物对几种重金属离子固化效果的研究

土壤聚合物是一种新型的无机聚合物,其分子链由Si、O、Al等以共价键或离子键连接而成,形成网络结构,对重金属有较强的固定作用.本文试图利用土壤聚合物固化铜、锌、铅三种重金属离子,实现资源化利用.实验以固化体抗压强度和浸出毒性作为性能表征量,结果表明:土壤聚合物对不同重金属的固化有各自的极限浓度,Cu2 、Zn2 、Pb2 的理想固化量分别为0.9%、1%、2%;若固化过程中添加一定量的高炉矿渣,则可以提高固化体的抗压强度.本文通过土壤聚合物固化体SEM分析,从固化体微观结构的形态来阐述土壤聚合物宏观上的优越表现.     

粉煤灰基地质聚合物水热原位转化NaP型沸石分子筛的研究

以固体废弃物粉煤灰基地质聚合物为基本骨架,通过水热合成法将其原位转化为自支撑Na P型沸石分子筛型体,并研究了水热过程中碱液浓度、碱液体积、水热温度和水热时间对NaP型沸石分子筛结晶程度、形貌和机械强度的影响,得到粉煤灰基地质聚合物原位转化Na P型沸石分子筛型体的适宜条件为水热温度100℃、NaOH浓度2.0mol/L、NaOH体积50 m L、水热时间24 h。所得Na P型沸石分子筛型体的抗压强度为23.21 MPa,BET比表面积为50.46 m~2/g,已达到工业生产P型沸石的水平。该法工艺简单,环境友好,可控成型。在此方法的基础上通过改变原料配比和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛型体。     

秸秆地质聚合物复合材料保温性及耐高温性能研究

为弥补传统秸秆建筑材料在抗压强度、防火性能、保温能力等方面的不足,本实验将秸秆掺入地质聚合物中合成一种新型复合保温建筑材料,研究了不同秸秆含量对材料保温性能的影响,并考察了材料的耐高温性能。结果表明:秸秆地质聚合物具有良好的保温性能,秸秆掺量由1%增至6%时,材料的导热系数由0.0981 W/m·K减至0.0692 W/m·K。秸秆掺入量为4%时,抗压强度为32.78 MPa。耐高温实验结果显示,当煅烧温度低于250℃时,地质聚合物对秸秆具有一定的保护作用。当材料在600℃温度下煅烧120 min后,其抗压强度依然达到35.94MPa。温度在800℃以内材料具有稳定的矿物组成,热稳定性良好。     

地质聚合物技术的发展近况

概要介绍了一种无机聚合物———地质聚合物。首先对地质聚合物材料的制备过程作了介绍。根据原料的不同,地质聚合物材料的制备可以有两种途径:一种是以偏高岭石为基础原料,一种是以粉煤灰为主要原料。通常以硅酸钠水溶液作为单体硅源,氢氧化钠溶液作为碱激发剂以提高原料的溶出性。对某些在常温和低于100 ℃下制备的独石材料作了介绍。对煅烧高岭石,叶蜡石,粉煤灰和钢渣的溶出特性作了阐述。应用SEM EDX,对以粉煤灰为原料的地质聚合物材料的化学组成作了分析。最后对地质聚合物材料的经济性以及在环境保护等领域的应用前景,特别是在减少二氧化碳排放与废弃物处理方面的意义作了介绍。     

偏高岭土基地质聚合物原位水热合成P型沸石分子筛的研究

本文以偏高岭土基地质聚合物(SiO_2/Al_2O_3=3.2)为基体,通过水热合成法将其原位转化成P型沸石分子筛。研究水热温度、NaOH浓度及水热时间对P型沸石分子筛的结晶程度及形貌的影响,得到偏高岭土基地质聚合物原位合成P型沸石分子筛的适宜条件为:水热温度100℃,NaOH浓度2.0 mol/L,水热时间24 h。该法工艺简单,环境友好,可控成型。在此方法的基础上通过改变原材料和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛。     

利用粉煤灰制备新型可承重轻质墙体材料的实验研究

以粉煤灰为主要原料，石灰、水玻璃、NaOH、石膏为辅料，经湿法球磨、坯体成型、蒸压养护（192℃，1．3MPa，9h）制备新型墙体材料。研究表明，制品的体积密度为1．14±0．02g／cm^3,导热系数约0．12W／（m·K），饱水抗压强度达13．11～15．42MPa，含水率和吸水率分别为19．84±0．06％和44．42±0．23％。以制品的抗压强度为指标，得到优化配料组成为：粉煤灰73％，石灰12％，石膏3％，水玻璃10％，NaOH2％，固液质量比为2．0。XRD分析结果表明，制品中的结晶相主要为莫来石和托贝莫来石。制品抗压强度优于普通粘土砖MU10的标准要求，体积密度减小1／3，绝热性能明显改善，可作为实心粘土砖的良好替代材料。     

矿物聚合材料固化过程中的聚合反应机理研究

以粉煤灰、高岭石等为原料,制备出具有良好力学性能和耐酸性的矿物聚合材料制品,可代替部分硅酸盐水泥制品。根据矿物聚合材料制品在3 d、7 d、14 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、核磁共振（NMR）等测试分析结果,研究了该材料固化过程中的聚合反应机理。研究结果表明,矿物聚合材料在固化过程中的反应如下：（1）粉煤灰中的玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解,其中部分Si-O、Al-O键发生断裂;（2）断裂之后的Si、Al组分在碱金属离子Na⁺、OH^- 等作用下形成Si、Al低聚体（-Si-O-Na、-Si-O-Ca-OH、Al(OH)^-₄、Al(OH)^2-₅、Al(OH)^3-₆）,而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化,这些低聚体形成凝胶状的类沸石前驱体;（3）前驱体脱水形成非晶相物质。核磁共振分析结果表明,28 d制品中,Si的存在方式以Q⁴为主。研究结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好的基础。     

气泡混合轻质土干湿循环和硫酸钠耐久性试验研究

采用水泥和地聚合物作为固化剂制备气泡混合轻质土,测试水泥轻质土（LCSC）和地聚合物轻质土（LGSC）在干湿循环和硫酸钠长期浸泡环境下的无侧限抗压强度和质量变化率,并相互进行对比,分析干湿循环级数和硫酸钠浸泡环境对其强度特性的影响规律。结果表明,标准养护地聚合物轻质土强度约为水泥轻质土的2倍;干湿循环后地聚合物轻质土强度随干湿循环级数衰减较快且破坏程度逐渐增大,水泥轻质土强度未出现明显衰减,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗干湿能力较差;硫酸钠溶液浸泡120 d后,地聚合物轻质土强度出现小幅下降,约为标准养护28 d试样的80%;水泥轻质土出现开裂破坏,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗硫酸钠侵蚀能力较强。     

利用金矿尾砂制备矿物聚合材料的实验研究

利用北京平谷金矿尾砂、变高岭石、NaOH、KOH和水玻璃制备了矿物聚合材料 ,正交实验结果表明 35℃时的优化条件为尾砂含量 80 %～ 82 5 %、固 /液比 4 3～ 4 7、水 /碱比为4～ 5 (均为质量比 ) ,升高温度、延长固化时间及室温放置时间均会使矿物聚合材料的抗压强度显著提高。将金矿尾砂制备成矿物聚合材料 ,可使部分CN-转化成无害的CO2 -3 和H2 ,其他则以夹持 (物理 )方式固定下来 ;当存在Fe2 +或Fe3+离子时 ,CN-以氰化铁的化学方式固定下来。该矿物聚合材料在 1mol/L的HCl溶液中浸泡 30d ,质量损失 5 6 % ,结构完好 ,表现出良好的抗酸性。在 6 0℃下固化 2 4h ,室温放置 6d后抗压强度为 2 2MPa ;在 6 0℃下固化72h ,抗压强度为 36 6MPa。该研究为金矿尾砂的利用提供了一条新途径。     

矿渣−粉煤灰地聚合物固化砂土力学特性研究

硅酸盐水泥作为常规的土壤固化剂存在高能耗、高排放等问题,研究人员一直在寻求一种更加经济环保的水泥代替品。使用基于高炉矿渣（ground granulated blast-furnace slag,简称 GGBS）、粉煤灰（ fly ash,简称 FA）的地聚合物对砂土进行加固,通过调整激发剂的种类和配比、矿渣与粉煤灰比例、水灰比和养护条件等,研究不同因素对地聚合物固化砂土力学性能的影响。通过无侧限抗压强度（unconfined compressive strength,简称 UCS）测试、电子计算机断层扫描（ computed tomography,简称 CT ）分析、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,简称 SEM）对试样进行了深入研究。结果表明：基于 GGBS-FA 的地聚合物可有效地提高砂土的力学性能;复合激发剂的加固效果优于单组分激发剂;低温不会明显降低地聚合物固化砂土的最终力学性能,仅延缓了地质聚合反应和结构的形成;碱性环境对地聚合物固化砂土的强度有促进作用;酸性环境及长时间暴露在空气中,会降低地聚合物固化砂土的强度。