钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)固化在材料中。     

水泥熟料固化重金属Cu2+和Zn2+及水化浸出行为分析

危废处理是当前的热点问题,水泥窑协同处置作为一种有效的处理方式,逐步为社会所接受。多数的危废中包含Cu²⁺和Zn²⁺,文章研究了危废中重金属Cu²⁺和Zn²⁺在水泥熟料中的固化性能和在熟料中的分布,并探讨了重金属在水泥净浆中的浸出行为和环境安全性。通过熟料易烧性X射线衍射(XRD),矿物相分离萃取,浸出实验得出:Cu²⁺和Zn²⁺均改善了熟料易烧性;Cu²⁺促进了C₄AF的生成,同时也促进了C₃S晶粒的生长,并固溶在其中;Zn²⁺与熟料形成新的矿物相Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅。通过相对分布系数(D)和分配系数(K_f)说明Cu²⁺主要分布在硅酸盐相中,硅酸盐相固化Cu²⁺的能力强于中间相;Zn²⁺主要分布在中间相中,中间相固化Zn²⁺的能力强于硅酸盐相。掺量为2.0%的Cu²⁺和Zn²⁺在水泥净浆7 d龄期的浸出浓度最大,分别为1.724和0.387 mg·L^-1。水泥熟料固化Cu²⁺和Zn²⁺在水泥使用过程中不会对环境造成二次污染。     

磷酸盐矿化菌矿化重金属离子Zn2+的研究

选取一种菌株A,利用其在底物诱导下产生的酶化作用,分解产生PO34-,矿化固结重金属离子(以Zn2+为代表),使其沉积为结晶态的磷酸盐;并通过SEM及XRD等手段定性分析出中性条件下的矿化产物;通过对不同pH值环境下的矿化产物的定量分析,结合XRD分析出酸性、中性、碱性条件的矿化产物;通过实验可发现用该菌株矿化重金属离子的矿化率较高,环境友好、工艺简单,以期应用于实际污染修复中。     

Pb2+离子印迹材料的制备及性能研究

以Pb2+作为模板,环氧氯丙烷作为交联剂,MWNTs-CO/PEI作为功能单体,制备Pb2+-IIP材料。采用红外光谱和TEM对产物进行了表征。探讨了初始浓度、溶液pH值、吸附剂质量对吸附容量的影响。通过静态吸附实验研究Pb2+-IIP和Pb2+-NIP材料吸附实验的影响因素。结果表明,当吸附溶液的pH=5.0,吸附剂质量为0.03g,Pb2+的初始质量浓度为45mg/L时,Pb2+-IIP的最大吸附量为37.50mg/g,是Pb2+-NIP的2.47倍,40min内即可达到吸附平衡,吸附速率较快,选择识别性好,重复使用率高。     

化学键合型锌粉的制备及其防腐蚀性能

为了提高锌粉的使用性能,分别以磷酸、三乙醇胺为原料对球状锌粉进行改性制备2种化学键合型锌粉,通过正交实验探索最佳反应条件,采用盐水浸泡实验、交流阻抗技术评价锌粉的耐腐蚀性能。结果表明:锌粉经磷酸、三乙醇胺改性后,球形颗粒表面生长出片状或块状物,分别出现水合磷酸锌Zn3(PO4)2·4H2O、水合氢氧化锌Zn(OH)2·0.5H2O的物相,锌粉分别与磷酸、三乙醇胺发生了化学键合作用;磷酸、三乙醇胺改性键合型锌粉的防腐蚀性能优于球形锌粉的,而磷酸改性键合型锌粉的防腐蚀性能优于三乙醇胺改性键合型锌粉的。     

红色长余辉材料Y2O2S:Eu3+,Si4+,Zn2+的微波合成及性能研究

采用微波法合成了红色长余辉发光材料Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+,研究了微波辐射功率和加热时间对制备Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+的影响。并且对样品进行了XRD、SEM、荧光光谱和热释光谱等表征。XRD测试表明所制备的Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+为单相,六方晶系;荧光光谱测试表明,用λem=626nm作为监控波长,在200～400nm之间有宽的激发光谱,峰值位于325nm。而发射光谱的谱线较窄,来源于Eu3+的5 D0→7F2跃迁的发射峰627.0nm最强。其中以辐射功率为750w,反应时间为25min所制备的样品发光性能最好。     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+荧光粉复合硫磷酸盐玻璃制备及其发光性能

用二次熔融法制备了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+荧光粉掺杂低熔点硫磷酸盐的发光玻璃复合材料。采用DSC、透射光谱、XRD、发射光谱、SEM等测试手段对样品进行了表征。研究了熔制温度、熔制时间等因素对复合材料光学性能的影响。结果表明:熔制温度为700℃、熔制时间为30min的发光玻璃复合材料在365nm紫外光激发下,发射出峰值波长为514nm的黄绿光,保留了荧光粉的发光性能。     

Ce3+掺杂磷酸盐玻璃的紫外与可见光学性能

研究了基于钆和钠磷酸盐Ce3+掺杂磷酸盐玻璃的紫外吸收和发射光谱.与不含Ce3+的磷酸盐玻璃相比,掺Ce3+的样品紫外吸收边向长波方向移动,发射光谱也随玻璃组成的变化发生相应地红移.该现象的解释基于玻璃光碱度的变化,光碱度不仅与碱金属含量有关,也与O/O值有关.O/P值与PO4单元中的非桥氧数成比例,并且对玻璃的整体光碱度起着主要的决定作用.     

Ce3+对磷酸盐闪烁玻璃耐辐射性能的影响

研究了空气气氛下制备的掺Ce3+磷酸盐闪烁玻璃.XPS分析结果显示,玻璃网络结构中的铈离子以低化合价(三价)形式存在.分别测试了含Ce3+及不含Ce3+玻璃样品在辐射前及经特定剂量辐射后的紫外可见透过光谱.实验结果表明,含Ce3+玻璃在大于390nm波长处的辐射诱导吸收带消失或明显减弱.通过计算样品的辐射诱导吸收系数μ发现Ce3+离子的引入有效提高了磷酸盐闪烁玻璃的抗辐射能力.     

MXene改性材料的制备及其吸附除Sr2+性能

为了评估Ti₃CNT_x/TMAOH材料对模拟放射性废水中Sr²⁺的吸附性能,选用四甲基氢氧化铵(TMAOH)作插层剂,对其进行改性制备处理,优化产物Ti₃CNT_x/TMAOH的合成条件,并采用SEM-EDS、XRD、BET和FTIR等对改性前后的样品进行表征分析。序批式实验中考察了吸附剂Ti₃CNT_x/TMAOH的投加量、时间、pH和竞争离子等因素对除Sr²⁺效果的影响。结果表明：在投加量为1.0 g∙L⁻¹、pH为6、时间为10 min时,对Sr²⁺的去除率可达99.28%。竞争离子的抑制顺序为Ca²⁺$ text{ > > } $Mg²⁺$ text{ > } $K⁺$ text{ > } $Na⁺$ text{ > } $Cs⁺。经历4次循环再生后,对Sr²⁺的去除率为69.56%。整个吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Redlich-Peterson (R-P)模型。在以自来水和湖水为背景配制的模拟含Sr²⁺废水中,可分别去除93.80%和68.49%的Sr²⁺。结合各种表征结果分析,表明Ti₃CNT_x/TMAOH对Sr²⁺优异的吸附机制可归因于离子交换、表面螯合、静电吸附和层间截留作用。     

Improvement of ground granulated blast furnace slag on stabilization/solidification of simulated mercury-doped wastes in chemically bonded phosphate ceramics

This paper investigated the effectiveness of (ground granulated blast furnace slag) GGBFS-added chemically bonded phosphate ceramic (CBPC) matrix on the stabilization/solidification (S/S) of mercury chloride and simulated mercury-bearing light bulbs (SMLB). The results showed that the maximal compressive strength was achieved when 15% and 10% ground GGBFS was added for HgCl(2)-doped and SMLB-doped CBPC matrices, respectively. The S/S performances of GGBFS-added matrices were significantly better than non-additive matrices. As pore size was reduced, the leaching concentration of Hg(2+) from GGBFS-added CBPC matrix could be reduced from 697 microg/L to about 3 microg/L when treating HgCl(2). Meanwhile, the main hydrating product of GGBFS-added matrices was still MgKPO(4).6H(2)O. The improvement of S/S effectiveness was mainly due to physical filling of fine GGBFS particles and microencapsulation of chemical cementing gel.     

磷酸镁水泥的研究与应用进展

论述了磷酸镁水泥的一些研究进展,包括磷酸镁水泥的水化机理、水化产物、性能及其影响因素等,着重综述了磷酸镁水泥的耐久性问题和改性研究,在此基础上探讨了磷酸镁水泥的应用前景。     

除硅铜冶炼水淬渣的硫酸化浸出实验

通过XRF和XRD分析除硅铜冶炼水淬渣的元素和物相特性,结合动力学分析,开展除硅铜渣硫酸化浸出的实验研究,考察了硫酸浓度、浸出时间、液固比、温度、粒径大小对铜和锌浸出率的影响。结果表明:在机械搅拌下,硫酸的浓度为2.5mol/L,浸出时间为120min,液固比(m/m)为4∶1,温度为70℃,粒径大小为200目时铜和锌的浸出率最高,此时铜和锌的浸出率分别为76.2%和98.3%。     

红土镍矿冶炼镍铁废渣综合利用的研究进展

本文对红土镍矿冶炼镍铁废渣(镍铁渣)综合利用的最新研究进展作了较为全面的阐述,详细介绍了镍铁渣在混凝土、水泥混合材、制备无机矿物纤维、制备新型墙体材料等方面的应用。认为建立相关的标准评价体系是促进镍铁渣资源化利用的关键。各地区应根据实际情况充分利用镍铁渣生产符合本地区的实用产品,形成镍铁渣产品系列,实现镍铁渣的全部回收利用。此外,本文还对厂内镍铁渣的化学成分、矿物组成、浸出毒性等进行了研究,为下一步镍铁渣的高效资源化利用提供了一定的参考。     

垃圾焚烧炉渣-粉煤灰复合水泥的性能研究

研究了垃圾焚烧炉渣及粉煤灰单掺和复掺时硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,比较了两者的活性,探讨了两者作为辅助性胶凝材料利用的可行性.研究表明:掺有垃圾焚烧炉渣及粉煤友的复合水泥,其强度均有不同程度的下降,它们的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,且垃圾焚烧炉渣的水化反应活性稍高于粉煤灰;掺垃圾焚烧炉渣及粉煤灰的复合水泥中重金属离子浸出量小,在等掺20%的条件下,浸出量远低于国家标准,说明在一定的情况下,焚烧炉渣及粉煤灰作为辅助性胶凝材料使用是安全的.     

地聚合物固化/稳定有毒重金属及作用机理研究进展

地聚合物作为一种新型铝硅酸盐无机聚合物胶凝材料,特殊的水化反应机理和水化产物使其在固化/稳定有毒重金属离子领域中得到更多的研究及应用。本文主要对地聚合物反应机理、产物、结构和性能,地聚合物固化/稳定有毒重金属离子的机理以及影响地聚合物固化/稳定有毒重金属离子效果的因素这三大方面做了综述,并为尚未有效利用的工业废渣(拜耳法赤泥)制备地聚合物及其在固化/稳定有毒重金属离子方面的研究提供理论依据和思路。最后,指出在地聚合物固化/稳定有毒重金属离子研究中存在的不足以及对未来研究做出了展望。     

Cleaning of waste smelter slags and recovery of valuable metals by pressure oxidative leaching

Huge quantities of slag, a waste solid product of pyrometallurgical operations by the metals industry are dumped continuously around the world, posing a potential environmental threat due to entrained values of base metals and sulfur. High temperature pressure oxidative acid leaching of nickel smelter slags was investigated as a process to facilitate slag cleaning and selective dissolution of base metals for economic recovery. Five key parameters, namely temperature, acid addition, oxygen overpressure, solids loading and particle size, were examined on the process performance. Base metal recoveries, acid and oxygen consumptions were accurately measured, and ferrous/ferric iron concentrations were also determined. A highly selective leaching of valuable metals with extractions of >99% for nickel and cobalt, >97% for copper, >91% for zinc and <2.2% for iron was successfully achieved for 20 wt.% acid addition and 25% solids loading at 200-300 kPa O(2) overpressure at 250 degrees C in 2h. The acid consumption was measured to be 38.5 kg H(2)SO(4)/t slag and the oxygen consumption was determined as 84 kg O(2)/t slag which is consistent with the estimated theoretical oxygen consumption. The as-produced residue containing less than 0.01% of base metals, hematite and virtually zero sulfidic sulfur seems to be suitable for safe disposal. The process seems to be able to claim economic recovery of base metals from slags and is reliable and feasible.