不同钙硅比C-S-H对多种重金属离子的俘获及其稳定性

通过溶液法人工合成不同C/S的C-S-H,分析比较了C-S-H对多种重金属离子俘获能力及其稳定性.研究结果表明,多种重金属离子共存下,低钙硅比C-S-H对重金属离子俘获主要以物理吸附为主,高钙硅比C-S-H对重金属离子的俘获则以化学结合主,其对重金属离子固化作用较前者稳定.无论钙硅比高低,多种离子共存下,C-S-H对Cu2+、Cd2+离子均有很强的固化能力,但对Pb2+离子的固化及稳定性较差.重金属离子价态不同,C-S-H俘获固化作用存大巨大差异,C-S-H对Cr3+俘获作用较强,但对Cr6+固化不起主要作用且稳定性较差.水化液相中Cr6+离子的存在,对pb2+离子在C-S-H中固化有极大影响.     

D型速凝剂对喷射混凝土微观结构和力学性能的影响

为了研究D型速凝剂对喷射混凝土微观结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和水泥稠凝测定仪等研究手段对喷射混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行测试.研究结果表明,D型速凝剂的促凝效果良好,水化早期,D型速凝剂促使水泥石产生CaCO3晶体、AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物,水泥石结构密实,这使得喷射混凝土早期强度上升较快;水化中后期,水泥石收缩较大,出现微裂缝,结构较松散,这影响了喷射混凝土中后期强度.     

水化硅酸钙凝胶的研究进展

水化硅酸钙(C-S-H)凝胶是影响水泥基胶凝材料宏观力学性能与长期耐久性的核心组分,阐明结构和性能间的关联关系有利于实现C-S-H凝胶的合成及推广应用。本文首先对C-S-H凝胶不同阶段的典型结构进行了综述,并引出结构与性能间的内在联系;随后,介绍水热合成法对不同结构C-S-H凝胶的精确调控,并详细阐述了合成要素对其组成、形貌以及结构的影响规律;最后,综述了合成C-S-H凝胶在相关应用领域的基础研究。本文聚焦于C-S-H凝胶构效关系的梳理总结以及C-S-H凝胶工程应用的前景探索,可为充分完善水泥水化机理、开发高性能绿色化建材提供理论参考。     

C-S-H凝胶对Cd2+、Zn2+和Cu2+的吸附固化作用

以分析纯Ca(NO3)2·4H2O、Na2SiO3·9H2O和重金属硝酸盐为原料,通过溶液反应法分别制备钙硅比为0.8和1.8的纯净及含Cd2+、Zn2+和Cu2+的C-S-H凝胶,研究了C-S-H凝胶在形成过程中对三种重金属离子的吸附固化作用.结果表明,两种钙硅比的C-S-H凝胶均能吸附固化Cd2+、Zn2+和Cu2+,重金属离子较易进入低钙硅比C-S-H凝胶夹层结构中,可以置换高钙硅比C-S-H凝胶结构中的Ca2+,在水化液相中形成Ca(OH)2.C-S-H凝胶对Cd2+和Cu2+的固化能力好于对Zn2+的,低钙硅比C-S-H凝胶对Zn2+的吸附固化作用优于高钙硅比C-S-H凝胶.     

高温养护对炉底灰胶凝体系强度及水化产物的影响

为实现炉底灰在大体积混凝土工程中的资源化利用,结合净浆强度测定、X射线衍射、红外光谱及扫描电镜等手段,研究了高温养护对不同龄期炉底灰胶凝体系强度及水化产物的影响,结果表明:炉底灰胶凝体系水化产物主要为羟钙石,红辉沸石,文石以及C-S-H凝胶,高温养护促进了胶凝体系中硅酸钙的水化,生成更多的羟钙石和C-S-H凝胶,提高了试样早期强度;养护后期,胶凝体系水化速率及强度增长速率减小,羟钙石参与碱激发反应被消耗,C-S-H凝胶聚合度降低.高温养护下,胶凝试样的早期微观形貌以密实的网状C-S-H凝胶为主,随着龄期的增长,C-S-H凝胶结构更加致密,包裹于凝胶中的羟钙石在高温作用下产生微裂隙,阻碍了试样强度的发展.     

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca²⁺浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃) C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca²⁺过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。     

水泥水化与水化硅酸钙的结构和化学组成之间的相互作用（英文）

研究了硅酸盐水泥水化动力学与水化过程中水化硅酸钙(C-S-H)形成之间的相互作用。结果表明:水泥水化反应过程中的液相组成对C-S-H的成核与生长速率有很大的影响。因此,对于不同的水泥,C_3S、C_2S和方解石表面的无序纳米C-S-H颗粒团聚体的结构变化很大;掺加矿物掺合料和温度变化对此也有很大影响。C-S-H的化学组成直接取决于液相组成。硅酸盐水泥水化诱导期由C-S-H的成核速率决定。同时,水泥1 d的水化程度主要与C-S-H生长模式和速率有关;影响水泥1 d水化程度的因素主要是C-S-H生长的速率和模式,以及水分子和离子透过水泥颗粒表面已形成的C-S-H层的渗透性。因此,如果调控C-S-H成核和生长的速率的参数已知,则可以有效地控制硅酸盐水泥的早期水化,特别是可有效提高水泥水化程度,在可持续发展理念的基础上达到水泥的高效利用。     

碱-矿渣水泥缓凝问题的研究进展

分析了碱-矿渣水泥的水化凝结特点及快凝的主要影响因素,介绍了碱-矿渣水泥缓凝物质的研究情况.认为缓凝物质的缓凝特点如下:(1)在水化初期,缓凝物质快速与碱矿渣水泥中的离子发生化学反应,形成保护膜,同时降低溶液中Ca2+的浓度,阻止碱组分与矿渣的快速水化生成C-S-H凝胶;(2)引入带电荷的阴阳粒子,在电荷斥力作用下延缓Ca2+的移动速度,或降低硅酸根离子的静电引力,从而阻止C-S-H凝胶的生成,延迟硅酸根离子的聚合,以达到缓凝的效果.     

煤系偏高岭土对混凝土力学性能及微观结构的影响机理

将600目(23μm)和1 000目(13μm)煤系偏高岭土按照0%、5%、10%、15%(质量分数)的掺量分别掺入混凝土,通过强度测试、XRD、TG-DTG、SEM-EDS和氮吸附试验等研究了煤系偏高岭土细度和掺量对混凝土力学性能和微观结构的影响。结果表明：偏高岭土的掺入显著提高了混凝土的力学性能,当偏高岭土细度为1 000目、掺量为15%时,混凝土的抗压强度最大,90 d抗压强度达到了81 MPa;水化产物主要由氢氧化钙、钙矾石、类水滑石及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶等组成,掺入偏高岭土并未改变水化产物种类,但是增加了水化产物中C-S-H凝胶的产生量,同时降低了氢氧化钙的含量。偏高岭土与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化生成C-S-H凝胶,提高混凝土致密性,这是偏高岭土能够增强混凝土力学性能的主要原因。     

重金属离子对水化硅酸钙结构和形貌的影响

采用碱硅酸盐和钙盐的溶液反应方法,合成初始钙硅比为0.8、1.8的掺杂不同重金属离子的水化硅酸钙(C-S-H).对制备的C-S-H进行了XRD、IR、SEM测试分析,结果表明,掺杂重金属离子的低钙硅比C-S-H凝胶的衍射主峰强度下降,谱峰宽度增加;高钙硅比凝胶中钙和硅氧四面体的化学键遭到破坏,使Ca2+溶出,形成Ca(OH)2晶体;掺杂Pb的高钙硅比C-S-H凝胶,Q2伸缩振动峰向低波数方向偏移,Q1伸缩振动峰的吸收强度增加,硅氧四面体聚合度逐渐降低,链长变短;重金属离子可显著改变低钙硅比C-S-H凝胶形貌,使高钙硅比凝胶呈不规则团块状堆积.     

轻烧粉蒸氨液中杂离子对氢氧化镁晶体的影响

以轻烧粉精制液和氨气为原料,研究了蒸氨精制液中杂质离子对氢氧化镁形貌的影响。选取阳离子NH4+、Ca2+和阴离子SO42-作为研究对象,考察了其对氢氧化镁的形貌和颗粒大小的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和激光粒度仪对产品进行表征。结果表明,NH4+、Ca2+对氢氧化镁产品的性能影响较小,而SO42-对氢氧化镁产品的形貌和粒径影响较显著。并利用氯化钡除去溶液中的SO42-,比较未除硫、除硫后与用纯氯化镁制备的产品的差别。     

硫酸促进型固体超强酸在水预处理条件下的稳定性对比

以TiO₂和ZrO₂为载体的固体超强酸作为考察对象,重点对比研究了载体与酸化方式不同的固体超强酸在两种不同温度水预处理条件下的催化稳定性。XRD和BET表征结果显示在经过水预处理之后,各组固体超强酸的晶型和孔结构没有发生变化。结合FTIR、NH₃-TPD对比研究发现,各组固体超强酸的催化活性在经过水预处理后均出现下降,水预处理温度越高,固体超强酸的酸量下降越多,酸强度减弱幅度越大,最终表现出催化活性明显下降;相比之下,硫酸促进型TiO₂固体超强酸的初始活性优于以ZrO₂为载体的固体超强酸,但稳定性较差;另外,对制备方式的研究发现,先焙烧再酸化所制得的固体超强酸其SO₄^2-在水预处理过程中损失相对较少,表现出了较好的稳定性。     

反渗透膜法处理磷酸铁生产废水的零排放工艺研究

以硫酸亚铁为原料生产电池级磷酸铁过程中产生大量的含硫酸根、磷酸根、钠离子的废水。为减少废水排放并使之得到循环利用,采用反渗透膜技术对中试生产电池级磷酸铁的废水处理进行了零排放设计和实验研究,考察了进水压力、进水浓度、温度、pH等因素对硫酸根和磷酸根的截留率、膜通量和产水率的影响。实验结果表明所采用的反渗透膜对硫酸根、磷酸根的截留率达99.15%以上,进水压力、进水浓度、温度、pH等因素对截留率影响较小,但对膜通量和产水率影响较大。截留率随着进水压力的增加略有增加,随进水浓度增加和温度的升高而略有减小,膜通量和产水率随进水压力和温度的升高而增大,随进水浓度的增大而减小,pH=6.5时截留率、膜通量和产水率最高。同时采用生产废水制备了硫酸钙晶须,实现了废水零排放。     

冬瓜基含TiO2炭气凝胶的制备、表征及其光催化性能

以冬瓜和钛酸四丁酯为原料,采用水热法和冷冻干燥法成功制备出含TiO₂炭气凝胶（WTCA）,研究了其对罗丹明B废水的光催化降解性能,并考察了水中常见无机盐离子对其光催化效果的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱仪（Raman）和荧光光谱仪（FL）等对样品结构和性能进行了表征。XRD、Raman和EDS分析表明复合气凝胶中含有锐钛矿TiO₂和碳元素;SEM和TEM分析表明TiO₂纳米颗粒均匀地负载在具有多级孔洞结构的炭气凝胶的骨架表面;含TiO₂炭气凝胶的光催化活性明显高于纯TiO₂,当负载量达30%时,其对罗丹明B的光催化降解效率最高（降解率达96.11%）。此外,无机盐阴离子对复合气凝胶的光催化效果有一定的抑制作用（CO₃^2- > SO₄^2- > Cl^- > NO₃^-）,而无机盐阳离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的抑制作用不明显。     

反离子对部分电荷中和的聚乙烯亚胺接枝介质的蛋白质色谱行为的影响

前期研究表明部分电荷中和的聚乙烯亚胺接枝琼脂糖介质FF-PEI-R440具有较高静态吸附容量和快速传质速率。本文选取硫氰酸根离子、氯离子、磷酸氢根离子以及硫酸根离子这4种反离子,在离子强度为0.03、0.06 mol·L^-1下,研究其对FF-PEI-R440吸附与洗脱行为的影响。结果表明：在两种离子强度下,饱和吸附容量的增加顺序均为SCN^- < SO₄^2- < HPO₄^2- < Cl^-;在低离子强度下,除SCN^-外,反离子种类对传质速率和动态结合容量没有显著影响;在高离子强度下,传质速率的增加顺序为SCN^- < SO₄^2- ≈ Cl^- < HPO₄^2-,而动态结合容量的增加顺序与饱和吸附容量序列一致;两种离子强度下Cl^-均保持最高的动态结合容量;反离子种类对蛋白质洗脱行为没有显著影响。上述结果说明反离子主要影响FF-PEI-R440的吸附性能,而不影响洗脱,且流动相中选择Cl^-为反离子最利于FF-PEI-R440的实际柱色谱操作。     

利用纳滤膜分离精制饱和卤水的研究

针对饱和卤水直接制碱过程需要去除硫酸根、钙离子、镁离子（SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺）等杂质离子的问题,探索了利用纳滤膜分离精制饱和卤水新工艺。通过考察NF270、DL2540、ESNA1 3种类型纳滤膜的透过通量和离子截留率,确定了选用DL2540为实验用膜;分析了DL2540纳滤膜对离子的截留性能和对盐田饱和卤水的分离性能及其对饱和卤水精制的效果。结果表明,增加同离子浓度、降低压力有利于不同价态阳离子、阴离子间的分离,DL2540纳滤膜对盐田饱和卤水中SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺截留率分别达到95%以上、30%~50%、30%~70%,对Na⁺、Cl^-截留率均低于15%,进一步证明DL2540纳滤膜具有较好的稳定性和二价离子截留效果,在饱和卤水精制上展示出较好的应用前景。     

333.15 K K+,NH4+//Cl-,SO42——H2O和K+,NH4+//Cl-,SO42——(CH2OH)2-H2O体系固液相平衡

采用等温溶解法研究333.15 K体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物化性质,包括密度、黏度、折射率、pH。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物化性质-组成图。实验中的物化性质（黏度、密度、折射率、pH）随J（2NH₄⁺）的变化呈现相似性规律。实验结果表明：在333.15 K下,体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的相图相似,均含有一个四元共饱和点,四条单变曲线及四个固相结晶区域。这两个体系均为复杂体系,存在（K,NH₄）Cl、（NH₄,K）Cl、（K,NH₄）₂SO₄、（NH₄,K）₂SO₄四种固溶体。实验所获数据和结论,可优化以硫酸盐型固体废弃物为硫酸根来源,转化法生产硫酸钾工艺。     

A222型阴离子交换树脂脱除HPPH+体系中的SO42-、NO3-

优化选取凝胶型强碱性苯乙烯系A222型阴离子交换树脂,对HPPH⁺溶液中SO₄^2-、NO₃^-的交换性能进行了研究。通过静态法分别考察了A222型阴离子交换树脂在水溶液及0.05mol/L HPPH⁺溶液中对SO₄^2-和NO^3-脱除过程。结果表明,A222型阴离子交换树脂对HPPH⁺无化学吸附作用,在水体系中对SO₄^2-和NO₃^-的平衡交换量分别为0.8382mmol/g和1.2980mmol/g,符合Langmuir和Freundlich吸附经验方程。树脂用量和温度是离子交换过程的主要影响因素,温度升高有利于离子交换的进行,树脂的优化用量为4g/L。A222型阴离子交换树脂可高效联合脱除HPPH⁺体系中的SO₄^2-和NO₃^-。FTIR谱图表征显示,SO₄^2-和NO₃^-可与树脂交换基团进行交换。     

深井降温系统管道结垢微观机理

以深部矿井降温系统管道内壁出现的结垢问题为研究对象,首先采集管道水样进行水质全分析测试,确定管道内成垢性离子并建立化学及数学模型,其次采用第一性原理计算方法研究得到了深部矿井降温系统管道结垢微观机理。结果表明,深井降温系统管道内壁结垢过程包括Ca²⁺和CO₃²⁺的结合结晶及MgCo₃、CaSO₄转化为CaCO₃的转化;理论分析及第一性原理计算结果表明,深井降温系统管道内壁结垢的主要影响因素为成垢性离子（Ca²⁺、HCO^-、Mg²⁺和SO₄^2-）,且和的存在会抑制碳酸钙结垢的产生。该研究对于深部高温热害矿井的降温系统的结垢产生机制以及采取合理的防、除垢措施,保障良好的矿井降温效果和安全生产具有理论指导意义。     

硫酸根对聚合氮化碳光催化活性的影响

在pH=1条件下分别加入硫酸根、硝酸根、磷酸根对三聚氰胺进行处理,采用高温煅烧法制备了一系列聚合氮化碳材料,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等分析手段对样品进行了表征。以罗丹明B（RhB）为污染物,探究了在可见光下聚合氮化碳对RhB的光催化降解性能、稳定性以及降解机理。加入0.12 mol硫酸根处理的聚合氮化碳（CN-0.04SO₄^2-）在45 min内对RhB的降解率为99.1%,其伪一级动力学常数是未加硫酸根的23.0倍,硫酸根能有效地增强聚合氮化碳的光催化活性。CN-0.04SO₄^2-经过3次循环实验对RhB的降解率略有下降,说明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明,影响光催化降解RhB的主要活性物种是·O₂^-和·OH。