水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能研究

本文选用水泥、砂中泥和种植泥作为试验研究对象,利用紫外可见分光光度计法(UV),测定反应设定时间后的聚羧酸减水剂浓度,研究水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能.试验结果表明:聚羧酸减水剂在水泥和泥表面的吸附量随时间延长而增加,最后达到平衡;聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附存在优先选择性和亲和性,使得其在泥颗粒表面的吸附速率和吸附量大于水泥;泥种类不同,吸附量大小不同,对净浆流动度的影响程度不同;泥的掺入会大大降低水泥净浆的流动度,增大流动度经时损失量,且掺量越大影响越大,因此在工程应用中,对原材料泥含量进行控制,降低泥对聚羧酸减水剂的吸附量,对提高减水剂的减水率,保证混凝土坍落度保留值具有重要意义.     

硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性及水化进程的影响

通过自由基聚合法,利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或完全取代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,合成了硅烷改性聚羧酸减水剂。研究了硅烷改性聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为以及对水泥浆体分散性能的影响,并研究了硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥水化进程的影响。结果表明:硅烷部分取代丙烯酸可提高聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,提高了水泥浆体流动度;相对于传统聚羧酸减水剂,可更大程度延缓水泥水化进程,但可提高水泥3 d水化程度;而硅烷全部取代丙烯酸,聚羧酸减水剂对水泥吸附、分散性能下降,对水泥水化延缓程度增强,对水泥水化程度无提高效果。     

聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附性能研究

通过水泥净浆流动度试验和TOC吸附试验研究了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量与吸附时间和减水剂浓度之间的关系.研究表明,水泥对聚羧酸减水剂的吸附量随时间的延长而增加,最终达到平衡.通过Gibbs吸附等温式得出吸附量随浓度的增加存在饱和吸附量,并根据Langmuir等温吸附模型计算出其饱和吸附量.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量及吸附动力学的影响

在研究聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量、吸附速率的基础上,运用不同吸附动力学模型对试验结果进行拟合。吸附量测试结果表明:掺0.5%、1.0%Na2SO4会显著降低聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,但掺0.1%、0.2%的Na2SO4有利于聚羧酸减水剂的吸附;CaSO4·2H2O对聚羧酸减水剂的吸附量影响不显著。吸附速率测试及拟合结果表明:硫酸盐对聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面吸附动力学的影响规律符合Langmuir准二级吸附动力学模型,Na2SO4通过改变聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的准二级吸附速率常数影响聚羧酸减水剂吸附达到平衡的时间,0.2%、1.0%掺量的Na2SO4均延迟了聚羧酸减水剂达到吸附平衡的时间。掺0.2%Na2SO4使准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时有所提高;掺1.0%Na2SO4的准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时大大降低;CaSO4·2H2O对准二级吸附速率常数的影响较Na2SO4要小。     

磷酸盐与聚羧酸减水剂竞争吸附机理

本文通过ICP测定三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸钠在水泥颗粒表面的吸附量,采用TOC分析了水泥颗粒表面对聚羧酸减水剂吸附量的影响规律,同时结合水化热、XRD及水泥浆体流动性的经时变化,研究了磷酸盐与聚羧酸减水剂共同作用下普通硅酸盐水泥的水化历程。结果表明:磷酸盐和聚羧酸减水剂复合体系中,一方面,磷酸盐、聚羧酸减水剂被吸附在未水化水泥颗粒表面,磷酸盐与聚羧酸减水剂之间存在竞争吸附,造成总吸附量减少,但吸附层厚度增加,显著影响减水剂分散性。另一方面,由于吸附层的存在而阻止自由水分子靠近,抑制水泥水化,延缓了放热峰,阻碍了水化反应。在水化的最初阶段,由于磷酸盐的缓凝作用,使得水化过程中自由水和聚羧酸减水剂的消耗减慢,缓凝效果为六偏磷酸钠三聚磷酸钠磷酸二氢钠磷酸钠。随着吸附时间的延长,在磷酸盐与聚羧酸减水剂二元体系中,由于竞争吸附造成对PC的吸附量低于单独聚羧酸减水剂体系的现象得到改善,研究结果可为磷酸盐与聚羧酸减水剂的相容性研究提供参考。     

聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响

在水溶液体系下合成了一系列不同分子结构的聚羧酸减水剂,利用凝胶渗透色谱对其分子结构进行表征,探讨了分子结构对聚羧酸减水剂的分散性及其分散保持性的影响,并采用＂水化热法＂和＂电阻率法＂分析了聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响。结果表明：聚氧化乙烯（polyethylene oxide,PEO）侧链较短时,聚羧酸减水剂表现出较高的分散保持性;PEO侧链接枝密度为1：3时,聚羧酸减水剂同时表现出较高的分散性及分散保持性,同时与减水剂的分子量分布密切相关;聚羧酸减水剂使水泥水化的诱导前期缩短,但诱导期延长,表现出一定的缓凝作用;PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中的聚羧酸减水剂表现出较强的缓凝作用,与其在水泥颗粒表面的吸附行为有关;随分子量减小,这种缓凝作用略有加强;聚羧酸减水剂使电阻率曲线上对应的离子溶解平衡期延长,当PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中时,聚羧酸减水剂对溶解平衡期的延长作用更明显,这与分子结构对水化热曲线上诱导期的延长规律类似。     

含硅烷官能团聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性和力学性能的影响

用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或全部取代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,通过自由基聚合合成了一系列不同组成的硅烷改性聚羧酸减水剂(SPC)。研究了引入硅烷官能团后,减水剂对水泥净浆流动度的影响规律。采用总有机碳分析法(TOC)研究了硅烷改性聚羧酸减水剂的吸附行为。最后评价了其对水泥砂浆强度发展的影响。结果表明:聚羧酸减水剂(PC)分子中羧基含量越高,其在水泥颗粒表面的吸附量越大,对水泥浆体的分散性越好;在减水剂分子结构中引入硅氧烷官能团,水解生成的硅羟基可以作为吸附基团,提高减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附能力,从而提高减水剂对水泥的分散能力;且硅羟基在水泥表面的吸附为化学吸附,因此其吸附能力大于羧基官能团(—COOH);聚异丁烯醇聚氧乙烯醚和KH570的摩尔比为1∶1或1∶2的共聚物有利于砂浆7、28d抗压强度的发展。     

聚醚侧链聚羧酸类减水剂的结构及应用性能

通过大分子反应,合成了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚的聚羧酸系高效减水剂。利用IR和1H NMR表征了其结构,并通过对减水剂溶液表面张力、水泥颗粒表面吸附量以及溶液的电导率的测定,发现研制的减水剂能降低水的表面张力,并被吸附在水泥颗粒表面从而降低了水泥颗粒的表面能,使得水泥净浆有较好的分散作用,实验表明本研究制备的聚羧酸系减水剂对水泥颗粒有较好的分散作用。     

蒙脱石对聚羧酸减水剂的层间吸附特性

为了研究集料中泥土的矿物组成对聚羧酸减水剂的吸附性能,采用总有机碳测定仪测定了水泥以及蒙脱石、伊利石、高岭石对浓度为4g/L的聚羧酸减水剂溶液中聚羧酸减水剂的吸附量。结果表明：蒙脱石对聚羧酸减水剂的吸附量最大,约为水泥颗粒的3倍,伊利石和高岭石的吸附量也比水泥颗粒略大。并对吸附了聚羧酸减水剂的蒙脱石进行热重、Fourier 红外光谱、X 射线衍射分析,测定了其所含的有机官能团以及层间距变化,结果表明聚羧酸减水剂吸附进入了蒙脱石的层间,这是造成其吸附量大于其他矿物的主要原因。     

水泥和黏土矿物对不同减水剂的吸附特性

采用有机碳测定仪和紫外分光光度计,分别研究了聚羧酸减水剂、萘系减水剂和木质素磺酸钠在水泥、高岭土和蒙脱石颗粒表面的吸附特性,并对掺高岭土和蒙脱石的水泥净浆的流动度和黏度进行了测试,用三维视频显微镜观察了三种颗粒的形貌特征。结果表明:水泥、高岭土和蒙脱石对不同减水剂的吸附量不同;水泥比高岭土和蒙脱石对萘系减水剂的吸附量大,高岭土和蒙脱石比水泥对聚羧酸和木质素磺酸钠减水剂的吸附量大;水泥和高岭土颗粒表面较平滑,蒙脱石表面较粗糙;在掺入不同减水剂的水泥浆体中,蒙脱石和高岭土的掺入都会降低浆体流动度,提高浆体黏度,并且蒙脱石的影响更大。     

纳米SiO2表面吸附聚丙烯酰胺及其液相分散稳定性

通过溶胶-凝胶法制备纳米SiO2,讨论聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)在其水悬浮体系中的吸附行为。红外光谱分析和吸附实验结果表明。纳米SiO2通过氢键吸附PAM,吸附行为与PAM浓度,PAM分子量和pH值等因素相关。PAM吸附量随着浓度的增加而增大直至达饱和吸附量,并且饱和吸附量随着pH值的减小而增大。相同条件下,PAM分子量越大,表面吸附层的厚度越大,吸附量也越大。吸附PAM后纳米SiO2的表面电荷密度,扩散层电荷密度以及ζ电位发生变化。纳米SiO2吸附PAM后,增加了颗粒间的空间位阻作用,有效阻止纳米SiO2的团聚．若PAM加入量达到过饱和反而会引起纳米SiO2的团聚．     

Effect of charge density,molecular weight,and hydrophobicity on polycations adsorption and flocculation of polystyrene latices and silica

Adsorption and flocculation behavior of two series of synthetic polycations was investigated in dispersions of silica and polystyrene latices with various particle size and surface charge densities. Polycations of the first series (polydiallyldimethyl ammonium chloride‐PDADMAC) varied in molecular weight only, while polycations of the second series (derivatives of polymethacrylic acid) varied in both molecular weight and hydrophobicity. We have found that maximum adsorbed amount of high molecular weight PDADMAC on latex particles was nearly independent of the surface charge density when the particle size was comparable to the polymer coil dimensions in solution. Both low and high molecular weight PDADMACs were efficient flocculants, although significantly lower amounts of high molecular weight polyelectrolyte were required for the phase separation in the dispersions due to particles aggregation through “charge patch” mechanism. The increase of polymer hydrophobicity leads to higher adsorbed amounts and broadening of flocculation window by polycations of the second series on both substrates. However, no strong enhancement of segment–surface interactions on hydrophobic substrates was observed. Since formation of multilayers upon adsorption was also excluded, the difference in adsorption and flocculation behavior was related to the more compact conformation of hydrophobically associating derivatives in solution and at the interface. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 101: 3422–3429, 2006     

聚羧酸系超塑化剂对铝酸三钙–石膏水化行为的影响

通过水化热、热分析等手段研究了两种具有相同侧链长度,但桥接基团不同(酯基、醚键)的聚羧酸系超塑化剂(PCs)对铝酸三钙(C3A)–石膏水化行为的影响。结果表明:当石膏与C3A的摩尔比为0.3时,PCs的加入能促进硫酸根的消耗,加快C3A的溶解,有利于单硫型硫铝酸盐(AFm)的沉淀,但对水榴石(C3AH6)的生长具有抑制作用。PCs的化学结构与其吸附能力息息相关,侧链桥接基团为酯基时,PCs在C3A–石膏体系中的吸附量较大,对C3AH6的生长抑制作用更强。由于PCs与硫酸根离子在C3A颗粒表面发生竞争吸附,PCs部分占据颗粒表面的溶解点,进而释放出额外的自由硫酸根离子,这是PCs促进硫酸根消耗并加速AFm相形成的原因。     

木素磺酸盐在固体颗粒表面的吸附性能

引　言木素磺酸盐是亚硫酸法生产纸浆或纤维浆的副产物 ,来源于可再生资源 ,具有吸附分散性、黏结性、流变性和胶体性质等表面物化特性 ,广泛应用在染料、涂料、石油工业和建筑业等领域 .木素磺酸盐是具有C3～C6 疏水骨架和以磺酸根为主的亲水性基团的阴离子表面活性剂 ,具有强     

Liquid Adsorption Operations: Equilibrium,Kinetics, Column Dynamics,and Applications

Abstract

Separation and purification of liquid mixtures by adsorption has become an important unit operation in the chemical industry. Design of adsorbers requires information on both adsorption equilibrium and kinetics. The amount of each species adsorbed at equilibrium is the surface excess, which is usually measured experimentally. Analytical equations for the surface excess in bulk and dilute solutions account for differences in molecular size and surface heterogeneity. Experimental equilibrium data can be tested for thermodynamic consistency. The rate of adsorption depends upon the structure of the internal surface of the adsorbent particle, pore diffusivities of the adsorbates, and mass transfer coefficients for the external film. The dynamical behavior of adsorption columns is modeled using equilibrium and kinetic data by simultaneous solution of the partial differential equations for the mass balance of each solute. Industrial adsorption processes for separating bulk liquid mixtures and for removing trace impurities from liquids are designed for continuous or semicontinuous operation.     

蔗渣木质素磺酸镁的结构特征及表面物化性能

通过紫外、红外光谱、核磁共振和电位滴定等方法研究了蔗渣木质素磺酸镁(MLS)的结构特征和表面物化性能,并与杨木木质素磺酸钙(CLS)进行了对比。与CLS相比,MLS含有较多量的紫丁香基结构和较少的愈创木基结构;MLS的重均分子量、磺酸基和酚羟基含量较低。采用超滤法将MLS分离成不同分子量的级份,发现随着分子量的提高,MLS中的3种基本结构单元的含量均一化,磺酸基与酚羟基含量增加,羧基含量减少。表面物化性能测试结果表明,分子量、磺酸根和酚羟基是影响MLS在水泥颗粒表面吸附及表面电位的主要因素。随着分子量的增加,MLS使水泥颗粒表面电位显著增加,截留分子量大于50000的MLS可使水泥颗粒表面的Zeta电位绝对值达到14.6mV,饱和吸附量达到6.0mg.g-1,吸附等温线近似为Langmuir型,与CLS相似。     

Selection of dispersants for the dispersion of carbon black in organic medium

The dispersion of the carbon black pigment in non-aqueous medium requires the use of dispersant additives. Two carboxylic dispersants of different chemical nature and molar masses have been investigated regarding this purpose. Their adsorption behavior has been evaluated by means of adsorption isotherms. The molecular interactions taking place at the surface have been inferred from IR and ¹³C RMN spectroscopies. The rheological behavior of the dispersions has considerably been improved by the presence of the copolymer dispersant of higher molar mass. It might adsorb at the surface by hydrogen bindings while taking a flat conformation with tails and possibly few loops that contributed to the steric stabilization of particles. The consequences of the deflocculation of the suspension on the colorimetric properties are an enhanced tinting strength and improved color stability.     

蛋白质的膨胀床吸附过程穿透模型分析

引　言膨胀床吸附技术是近十几年来出现的一种新型生物分离模式 .该技术集细胞碎片清除、料液浓缩和蛋白质纯化等步骤于一身 ,大大提高了目标产物收率 ,降低了纯化时间和费用 .自 1993年Streamline系列膨胀床吸附介质和装置问世以来 ,国外已有不少利用膨胀床吸附技术提取蛋白质的报道[1,2 ] .已有研究表明 ,料液特性、吸附剂粒径等对膨胀床的流体力学特性和蛋白质在膨胀床内的吸附行为有着不同程度的影响[3～ 5] .考察这些影响因素有助于加深对膨胀床层析行为的理解 ,指导膨胀床层析的优化设计 .然而 ,由于膨胀床层析过程的复杂性 ,众多因素相互作用 ,某一参数的改变往往引起操作参数的系统性变化 ,因此实验条件下考察单一参数的改变对膨胀床层析过程的影响是不现实的[5,6 ] .　　　前期研究表明 ,对不同黏度的缓冲液 ,穿透模型能够较准确的预测蛋白质的穿透行为 .因此 ,本研究在前期研究的基础上[4 ,7] ,利用穿透模型分析了膨胀床吸附过程的质量传递和流体力学特1　穿透模型该模型假设[4 ,5] :①吸附剂颗粒为球形 ,有均一的尺寸和密度 ,离子交换基团均匀地分布在颗粒内部 ;②床内径向不存在浓度梯度 ;...     

十二烷基吗啉选择性浮选氯化钠颗粒的作用机理

通过研究十二烷基吗啉（DMP）在饱和卤水中对氯化钠颗粒的浮选行为,揭示了氯化钠颗粒通过增强体系泡沫的稳定性而提高了十二烷基吗啉的浮选性能;运用红外光谱法研究证明,DMP分子以物理作用力吸附于氯化钠颗粒表面;同时,研究了十二烷基吗啉分子在氯化钠颗粒表面的吸附行为及精光卤石颗粒与各种条件下氯化钠颗粒表面的接触角.研究结果表明,十二烷基吗啉选择性浮选分离氯化钠颗粒的作用原理是：十二烷基吗啉分子在饱和卤水介质中由于受到很强的疏水力,选择性吸附于氯化钠颗粒表面;且因精光卤石（KCl•MgCl₂•6H₂O）颗粒表面有很强的水合斥力,十二烷基吗啉分子不能吸附于精光卤石颗粒表面;因此,在浮选过程中,吸附在气泡界面的DMP分子因受到疏水作用力,使气泡吸附在氯化钠颗粒表面,氯化钠颗粒被浮选分离.