钢渣基多孔地质聚合物的制备及吸附性能研究

以钢渣为主要原料,水玻璃为激发剂,H₂O₂为发泡剂,制备多孔地质聚合物材料。采用XRD、FTIR、SEM、BET等对原料及最终试样进行表征,研究钙硅比、激发剂和H₂O₂掺量对该材料性能的影响。将所制备的多孔地质聚合物用作吸附剂,初步考察该材料对Cu²⁺的吸附效果。试验表明:当钙硅比为1.0,水玻璃掺量为20.4%(质量分数),发泡剂掺量为4%(质量分数)时,该材料性能良好,总孔隙率86.4%,抗压强度0.5 MPa,体积密度0.408 g/cm³,体积吸水率56.31%,钢渣使用率65.85%,比表面积与孔容显著提高。吸附结果显示:该材料对Cu²⁺吸附效果良好,去除率可达91.44%,平衡吸附量达到15.239 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型。     

四硼酸钠改性水玻璃制备保温材料及其性能研究

单一水玻璃发泡制备得到的保温材料具有不燃、质轻及导热系数低的优点,但耐水性较差制约了其实际应用。本文利用四硼酸钠改性水玻璃,采用低温烧结的方式制备得到保温材料。通过对该材料化学结构和物理性能的表征及离子浸出试验,研究四硼酸钠对材料性能的影响效果。结果表明:四硼酸钠能够有效降低材料中—OH的数量,并使Si—O结构更加复杂,从而提高材料的耐水性。当四硼酸钠的添加量为1%(质量分数,下同)时,其对材料中钠离子及硅酸根离子浸出的抑制效果最显著,两者的离子浓度分别降低65.33%和45.02%。当四硼酸钠的添加量为3%时,材料的软化系数可提高84.6%,其抗压强度、导热系数和表观密度分别为0.46 MPa、0.046 W/(m·K)和123.1 kg/m³。     

基于吸附势理论的煤吸附CO超临界模型构建

受火成岩入侵以及埋深的影响,处于高温高压状态下的煤对CO吸附能力变化较大,处于远超过临界温度和压力条件下的CO以超临界状态附着在煤体表面,导致该环境条件下的煤层常常出现CO涌出现异常的现象,进而影响通过CO体积分数变化对煤层自燃进行预测的准确性。为研究环境压力超过CO临界压力时,煤体对超临界状态CO吸附能力的变化,并对不同温度压力下煤层对超临界状态CO吸附能力进行预测,基于Polanyi吸附势理论,从势能变化的角度,通过结合等温吸附实验数据,构建出压力,温度以及CO吸附量之间的关系模型,从而得以预测对不同温度不同压力煤体对CO气体的吸附量,进而为完善通过CO体积分数对煤层自燃进行预测的指标气体预测法提供有效的理论依据。     

硼酸对水玻璃基保温材料性能影响研究

水玻璃基保温材料具有轻质、导热系数低的优点,但其耐水性较差的问题亟待改善。将硼酸作为改性剂加入到水玻璃中,采用中温烧结法制备保温材料,通过对样品微观结构的表征和物理性能的测试,以及耐水性浸出试验,研究硼酸对水玻璃基保温材料性能的影响效果。结果表明,硼酸能够调节材料中Si—O四面体的框架结构,有效降低结构中的羟基数量,并抑制溶液中硅酸根离子和钠离子的浸出,提高材料的软化系数和耐水性能。当硼酸质量添加量为1.00%时,软化系数从改性前的0.519增至0.701,增加了35%。同时,硼酸的加入能够使材料内部孔径分布更加均匀,提高材料的抗压强度,但是材料的导热系数和表观密度也会增加。经0.75%(质量分数)硼酸改性后的保温材料导热系数、表观密度和抗压强度分别为0.052 W/(m·K)、128 kg/m³和0.442 MPa,满足保温材料的性能要求。