石膏减水剂的吸附形态与分散稳定性研究

采用紫外吸收光谱分析、微电泳仪、光电子能谱分析技术研究了萘系、多羧酸系 2种类型减水剂在石膏表面的吸附特性、表面电化学性能及其对石膏浆体流动性的影响。结果表明 ,FDN、HC在石膏颗粒表面的吸附基本符合 L angm uir等温方程 ,FDN为物理吸附 ,HC为化学吸附。 FDN为平躺吸附 ,吸附量较大 ,吸附层的静电作用较强 ,空间位阻小 ,其分散作用主要取决于静电斥力 ,ζ电位主要取决于 FDN首层吸附量 ;多羧酸为梳状吸附 ,吸附量较小 ,静电效应较弱 ,但吸附层空间位阻较大。减水剂分散性取决于ζ电位静电斥力和吸附层空间位阻。由于水化产物对静电斥力的屏蔽效应 ,静电斥力分散作用的稳定性差 ,其流动度经时损失大。空间位阻的分散性受胶凝材料水化作用的影响较小 ,其稳定性优于静电斥力。     

聚羧酸系减水剂在石膏颗粒表面的吸附特性及其吸附-分散机理

采用紫外吸收光谱分析、微电泳仪、光电子能谱分析技术研究聚羧酸系减水剂(Polycarboxylate-type superplasticizer, PCS)在石膏表面的吸附特性、表面电化学性能及其对石膏浆体流动度经时性的影响.结果表明,石膏表面钙元素2p电子结合能发生了明显的化学位移,PCS在石膏颗粒表面为化学吸附,其吸附等温线基本符合Langmuir等温方程,吸附热20.85 kJ/mol,吸附层厚度7.5 nm;聚羧酸为梳状吸附,吸附量较小,静电斥力效应较弱,其分散作用主要来自于吸附层空间位阻效应.空间位阻效应产生的分散性受石膏水化作用的影响较小,因而具有良好的分散稳定性.     

磷酸盐对α半水脱硫石膏凝结硬化的作用机理

研究磷酸盐对α半水脱硫石膏水化反应进程、液相离子浓度与过饱和度以及水化产物形貌与硬化体强度的影响,结合X光电子能谱分析技术对磷酸盐缓凝机理进行分析.结果表明,磷酸盐抑制α半水脱硫石膏早期水化,使水化放热减缓,早期水化速率降低,凝结时间延长;磷酸盐改变了二水石膏晶体生长习性,晶形由长棒状转化为板状,并使晶体粗化,硬化体强度降低;磷酸盐通过化学作用吸附在二水石膏晶体表面,抑制离子扩散和晶面生长,这是二水石膏缓凝的内因,对晶面的选择性吸附改变了二水石膏晶体生长习性和形貌,是硬化体强度降低的原因所在.     

减水剂在水泥-水界面的吸附现象

目的 研究水泥与减水剂在水介质中的一系列界面物理化学现象,分析水泥与减水剂的相互作用机理,确定系统中界面物理化学现象,指导混凝土外加剂的生产实践.方法 实验选用了萘系减水剂(UNF-5)、氨基磺酸盐系减水剂(AS)、聚羧酸系减水剂(PC-1,PC-2)4种减水剂和基准水泥,研究减水剂在水泥-水界面的吸附现象,通过吸附现象分析减水剂对水泥-水界面动电性质的改变,同时根据吸附量、ζ电位讨论减水剂对水泥净浆流动度的影响.结果 在吸附平衡时,吸附量由大到小排列为UNF-5＞AS＞PC-1＞PC-2.随着吸附量的增加,水泥颗粒表面ζ电位随之增大,最终导致水泥净浆流动度也随着增大.结论 减水剂在水泥-水界面的吸附等温线为双平台型(LS),属于多分子层吸附.阴离子型减水剂皆会通过静电斥力使水泥颗粒得到分散,其中氨基磺酸盐系减水剂和聚羧酸系减水剂通过静电斥力和空间位阻双重作用使水泥颗粒得到分散,从而使水泥的净浆流动度得到提高.     

ACS新型高效减水剂的研究（3）—对水泥颗粒产生分散—流化作用的机理

研究了丙烯酸接枝共聚型高效减水剂ACS对水泥浆产生分散－流化作用的机理。对添加ACS的体系水泥胶粒表面ζ－电位的测定表明,静电斥力是产生分散－流化作用的物理因素之一。ACS靶链中n值对流动度的影响证明了立体位阻效应的存在。表面张力是第三个物理因素。通过测定ACS对水泥水化的影响和ACS共聚物相对粘度在碱性条件下的变化,表明对水泥水化的抑制和分子徐放是产生分散－流化作用的化学因素。     

压蒸溶液法脱硫石膏制备α-半水装饰石膏实验研究

通过采用蒸压水溶液法,在升温时间为90 min、蒸压温度为130℃的条件下水热处理掺有转晶剂的脱硫石膏浆体制得α-半水装饰石膏晶体,采用体视显微镜观测晶体的形貌特征,利用WA-Y300电子液压机测试抗压强度发现,升温时间过短或过长都不利于强度的提高,只有在α-半水装饰石膏晶体析出的饱和度与生长速率达到动态平衡时最佳;蒸压时间以转晶最充分时为宜,此时强度最高;浇注时间应控制在α-半水装饰石膏水化之前,浇注温度可略低于蒸压温度.因此脱硫石膏浆体采用高温法制取α-半水装饰石膏浆体的工艺是可行的,升温时间应控制在90 min,6 h蒸压抗压强度最高可达到34.8 MPa,α-半水装饰石膏浆体浇注时间应在2 min左右,浇注温度在120℃时最为合适.     

转晶剂对脱硫石膏制备α-半水石膏形貌及强度的影响

目的探讨脱硫石膏浆体制备α-半水石膏时转晶剂对其形貌及强度的影响.方法采用高温蒸压法,在升温时间为75 m in、蒸压温度为120℃的条件下水热处理掺有转晶剂的脱硫石膏浆体制得α-半水石膏晶体,采用体视显微镜观测晶体的形貌特征、wΑ-Y300电子液压机测试抗压强度.结果脱硫石膏浆体采用单一转晶剂质量分数0.075%～1%硫酸铝钾效果较好,制得α-半水石膏晶体呈长柱状,抗压强度16.8 MPa;复合转晶剂硫酸铝钾掺量1.8%左右,柠檬酸钠掺量0.08%左右时效果最佳,α-半水石膏晶体呈短柱状,抗压强度30.2 MPa.结论单一转晶剂对α-半水石膏晶体抗压强度的影响并不显著,其中硫酸铝钾效果较为明显,而复合转晶剂对抗压强度提高影响显著,硫酸铝钾与柠檬酸钠作用下抗压强度最高.     

减水剂对高掺量粉煤灰砂浆性能的影响

研究了萘系高效减水剂（FDN）和木质素磺酸钙（LS）对高掺量粉煤灰砂浆性能的影响,测定了减水剂在胶凝颗粒表面的吸附、对水泥颗粒表面zeta电位等方面的影响。结果表明,和FDN相比,LS对砂浆的减水率较低,而对砂浆流动度保持能力较优;当掺量为0.4 wt%时,两者对砂浆稳定性的影响几乎一样。当掺量低于0.4 %时,LS的减水率和FDN接近是因为其具有较强的引气作用和FDN在胶凝颗粒表面吸附不完全;LS保持砂浆流动性能力较好是由于它的缓凝作用以及吸附LS的水泥颗粒表面zeta电位较稳定导致的。为了更好地将LS应用在高掺量粉煤灰砂浆中,可以从提高其减水率方面对其进行改性。     

ACS新型高效减水剂的研究(1)-减水剂的合成和其在水泥颗粒表面的吸附

根据聚合物分子设计原理,通过乙烯类单体的自由基溶液共聚合制备了分子链中含阴离子基团和支链的共聚物,制备了对水泥颗粒具有良好分散作用和分散稳定作用的混凝土用丙烯酸接枝共聚型高效减水剂（ACS）。用红外光谱表征了基结构。对照商品萘系高效减水剂FDN,研究了ACS在水泥颗粒表面的吸附。吸附量和ζ－电位的测定表明,ACS分子可吸附到水泥颗粒表面,其极限吸附量为1．97mg/g吸附后,水泥颗粒表面ζ－电位由＋10mV变成－15mV。     

有机酸结构对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响及其调晶机理

研究了有机酸羧基数量、羧基间距、羟基等辅助基团、双键及其顺反构造对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响,从吸附和晶体生长角度分析了有机酸调晶机理。结果表明,一元有机酸没有调晶效果;羧基间距3个C原子的二元或多元有机酸是高效调晶剂,如丁二酸、柠檬酸等;邻位羟基有助调作用,使有机酸调节效果更好;顺式结构有机酸调晶作用略有增强,反式结构破坏羧基的协同作用,调晶能力基本丧失。有机酸2个羧基同时与Ca2+络合,选择吸附在α半水脱硫石膏(111)面,形成环状络合物,阻碍Ca2+扩散和晶面生长,削弱(111)面c轴生长速率的比较优势,改变α半水石膏晶体生长习性和形貌。     

脱硫石膏蒸压法制α半水石膏的研究

为了扩大脱硫石膏的应用范围,满足α半水石膏日益增加的需求,本文试图通过蒸压法摸索脱硫石膏制备α半水石膏的合理生产工艺,并对影响其物理力学性能的一些因素进行了分析。     

半水石膏激发Ⅱ型无水磷石膏的研究

拟用磷石膏制备Ⅱ型无水石膏胶凝材料。为改善无水磷石膏的水化,选用了半水石膏对其进行激发。通过测试半水石膏对凝结时间、强度性能和无水石膏水化的影响,结果表明:半水石膏的快速水化硬化引起溶液中硫酸钙浓度的改变,从而促进无水磷石膏的水化。半水石膏的掺入加速胶凝材料的凝结,提高早期强度;无水磷石膏在激发作用下的水化促进强度的进一步发展,提高后期强度。混合相石膏具有较致密的晶体结构,是一种性能优良的胶凝材料。     

从FGD残渣中制备α型半水石膏结晶机理的研究

借助差示微分扫描量热仪等分析手段 ,得出了溶液结晶法从烟气脱硫残渣中制备α型半水石膏的结晶机理 :烟气脱硫石膏首先经过脱水生成 β型半水石膏 ,再由 β型半水石膏转化为α型半水石膏     

聚四氟乙烯微孔膜亲水性与抗污性的关系研究

探讨错流过滤中聚四氟乙烯微孔膜亲水性与抗污性的关系。在聚四氟乙烯（PTFE）膜表面引入磺酸基（-SO3H）,通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、固体表面电位分析仪（SurPASS）等研究-SO3H含量对膜亲水性、Zeta电位、牛血清蛋白（BSA）静态吸附量及水通量的影响。结果表明：疏水的PTFE膜易吸附负离子,Zeta电位〈0,BSA吸附量高,水通量降幅大,抗污性差;经过亲水改性后,由于-SO3H的引入,膜表面不易吸附负离子,Zeta电位升高,BSA吸附量降低,水通量降幅小;随-SO3H含量增加,膜Zeta电位因-SO3H电离而降低,与负电性BSA之间的静电斥力增强,抗污性进一步提高。     

从GFD残渣中制备α型半水石膏结晶机理的研究

借助差示微分扫描量热仪等分析手段，得出了溶液结晶法从烟气脱硫残渣中制备α型半水石膏的结晶机理；烟气脱硫石膏首先经过脱水性β型半水石膏，再由β型半水石膏转化为α型半水石膏。     

聚醚聚羧酸盐在煤粒表面的吸附与分散作用研究

通过与直链聚丙烯酸/苯乙烯磺酸盐(PAA-SSS)和壬基酚聚氧乙烯醚(NP-8)比较,研究了梳型聚醚聚羧酸盐(PC-350)对彬长煤的成浆性能与其在煤粒表面的吸附行为之间的关系,分析了不同分散剂对煤表面Zeta电位的影响.研究发现,直链型PAA-SSS以卧式吸附在煤粒上,吸附量和吸附速率最小,其通过静电斥力作用使浆体具有较好的流动性,但稳定性较差;NP-8通过单点尾式吸附方式,具有较大吸附量和较快吸附速率,但其降粘性能不好;梳型PC-350以梳型方式吸附,其吸附量和吸附速率居中,而其成浆性能(分散降粘和稳定性)最好,其既具有离子型侧基的静电作用保证了分散降粘,又引入了聚醚亲水侧链空间位阻作用增加了浆体稳定.     

六偏磷酸钠在铝土矿浮选中的作用

通过浮选试验、吸附量测试、动电位测试,研究了六偏磷酸钠对一水硬铝石和高岭石2种矿物浮选行为的影响以及其作用机理。结果表明：六偏磷酸钠对这2种矿物均有抑制作用,当捕收剂量增大时,被六偏磷酸钠抑制的一水硬铝石的可浮性逐渐变好,而高岭石则变化不大。其主要原因在于六偏磷酸钠与捕收剂油酸钠在这2种矿物表面存在竞争吸附,而油酸钠在一水硬铝石表面的吸附能力强于在高岭石表面的吸附,使得在一定捕收剂用量下,六偏磷酸钠抑制高岭石的上浮而不抑制一水硬铝石。这为2种矿物浮选分离提供了依据;此外,六偏磷酸钠对矿物表面的动电位影响较大,增大了矿物之间的静电排斥力,有利于矿泥的分散,增强了浮选分离的选择性。     

溶剂环境对纳米碳管分散特征的影响

纳米碳管(CNTs)的环境行为和风险很大程度上受其分散状态的影响.以往对CNTs分散机制的研究主要针对水相体系,适用于水相环境的分散机制能否在其他溶剂环境中适用有待检验.本研究选取聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂,探究了不同溶剂环境下PSS和PVP的吸附及分散CNTs的能力.结果表明,与纯水环境相比,20%乙醇-80%水共混溶液(体积分数)中聚合物及CNTs表面官能团的电离程度均较低,带电量较少,降低的静电排斥力使得PSS在CNTs上吸附增加;而降低的静电吸引力导致PVP在CNTs上吸附降低;同时,20%乙醇-80%水共混溶液中CNTs的分散量均低于纯水中的分散量,这主要是因为电离程度的降低导致CNTs之间的静电斥力降低.     

以脱硫石膏制备α型半水石膏晶须的研究

以脱硫石膏为原料,利用水热法合成了α型半水石膏晶须.研究结果表明,以十二烷基磺酸钠为转晶剂,在120℃条件下反应10 h,可获得较优异的微米级的α型半水石膏产品,研究结果对脱硫石膏的综合利用以及微米级石膏晶须的工业化生产具有一定的指导意义.     

α半水石膏晶形转化剂作用机理的探讨

采用常压盐水溶液法制得具有较高强度的α半水石膏．借助于ＳＥＭ、ＤＴＡ、ＸＰＳ、ＥＰＭＡ着重研究了α半水石膏结晶形态的转化问题。结果表明，复合晶形转化剂效果较好，其作用机理是在Ｃ轴方向的晶面上形成网络状吸附层，阻碍了结晶基元在该方向上的结合和生长，使结晶呈六方短柱状。