网状孔壁碳化硅基多孔陶瓷的制备及其颗粒物过滤研究

为了提高碳化硅基多孔陶瓷的过滤性能,以碳化硅粉体、氧化铝粉体、聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、稳泡剂硅油(阿拉丁)为原料,通过聚氨酯发泡技术,研制了三维(3D)网状孔壁结构的碳化硅基多孔陶瓷试样,并探索了料浆固含量(固相质量分数分别为45%、50%、55%和60%)对试样显微结构、物理性能和颗粒物过滤性能的影响。结果表明:1)随着固含量的升高,试样体积密度和常温耐压强度提高,显气孔率降低;2)聚氨酯发泡过程中产生的微孔会分布在陶瓷孔壁上形成网状孔壁结构,增大颗粒物与孔壁碰撞概率,提高试样的过滤效率;同时,网状孔壁结构还可以提高试样气孔贯通性,降低其压降;3)当固含量为55%(w)时,试样体积密度约为0.57 g·cm^(-3),显气孔率为79.2%,常温耐压强度为3.7 MPa;且对颗粒物的去除率高达91.2%,具有良好的再生性能。

粉煤灰 - 锂渣基发泡陶瓷的制备及性能研究

为制备低成本兼具高孔隙率与高压缩强度的发泡陶瓷,以粉煤灰、锂渣、长石、滑石和碳化硅为原料,经1180、1200、1220、1240℃分别保温10、20、40、60 min烧结制备发泡陶瓷试样。主要研究了锂渣的掺量(质量分数分别为0、10%、20%、30%)对试样物相组成、显微结构、孔隙率及压缩强度的影响。结果表明:1)随锂渣掺量的增加,发泡陶瓷的孔隙率增加,体积密度降低,压缩强度波动;2)锂渣中丰富的钙、硫成分,可发挥助熔剂和发泡剂作用,降低烧结温度,提高发泡陶瓷的孔隙率,改善气孔圆整度,提高压缩强度;3)当锂渣掺量为20%(w)时,经1220℃保温20~40 min烧结所得发泡陶瓷的体积密度为0.32~0.40 g·cm^(-3),孔隙率为84.4%~87.6%,压缩强度为1.51~2.35 MPa。

花岗岩锯泥制备发泡陶瓷轻质墙体材料可行性研究

为促进节能减排,实现双碳目标,固废资源化利用已成为当下热点问题。研究以花岗岩锯泥为原料,氧化铁为发泡剂,采用粉末烧结法制备发泡陶瓷,探究了氧化铁掺量及烧结温度对发泡陶瓷孔结构及物理性能的影响。结果表明,Fe_(2)O_(3)可提供发泡气体,同时Fe_(2)O_(3)在高温下引入的铁元素以Fe^(2+)离子和Fe^(3+)离子存在,起到不同作用。当掺量为5 wt%~15 wt%时,Fe^(2+)离子破坏Si—O键,降低熔体黏度,促进气孔长大;当掺量为20 wt%,熔体中Fe^(3+)/Fe^(2+)比例上升,Fe^(3+)离子起到补网作用,提高熔体黏度,抑制发泡。当氧化铁掺量为15 wt%,烧结温度为1220℃时,制备的发泡陶瓷孔结构均匀,综合性能最佳,总孔隙率为67.63%,体积密度为712.56 kg/m^(3),抗压强度为3.56 MPa,吸水率为0.91%。

基于石墨烯泡沫的电增强固相微萃取-高效液相色谱法测定鱼肉中3种磺胺类的残留

为提高鱼肉中磺胺类抗生素(sulfonamides,SAs)残留的富集效果,建立了基于氮掺杂三维石墨烯泡沫功能化整体柱(monolith@nitrogen-doped three-dimensional graphene foam,M@NGF)的电增强固相微萃取(electroenhanced solid phase microextraction,EE-SPME)方法,结合高效液相色谱技术,快速、灵敏地测定鱼肉中SAs残留。本研究采用原位聚合法,以离子液体为功能单体,NGF为导电增强剂,在不锈钢丝表面制备多孔M@NGF,建立EE-SPME方法,从鱼肉中萃取磺胺噻唑(sulfathiazole,ST)、磺胺二甲基嘧啶(sulfamethazine,SM_(2))和磺胺二甲氧嘧啶(sulfadimethoxypyrimidine,SMM)。对吸附时间、搅拌速度、吸附电压、离子强度、样品溶液p H值、解吸时间、解吸电压和解吸液组成进行了优化。结果表明,基于M@NGF的EE-SPME法对ST、SM_(2)和SMM的富集倍数分别为74、58和64,吸附平衡时间缩短至35 min。在5~5000μg/kg线性范围内,本方法对ST、SM_(2)和SMM的检出限分别为1.78、3.16μg/kg和1.84μg/kg,定量限均为5μg/kg,线性回归分析的决定系数(R^(2))均大于0.9990,加标回收率为79.2%~110.1%,相对标准偏差范围为1.4%~9.8%(n=5)。本方法解决了鱼肉中SAs残留萃取效率低、基质干扰严重的问题,实现了鱼肉中SAs残留的快速、灵敏检测。

废弃软质聚氨酯泡沫塑料的碱性水热降解

利用连续水热处理装置,开展了废弃软质聚氨酯泡沫塑料的水热降解研究。比较了碳酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾3种碱性助剂对水热处理效果的影响。实验结果表明:3种碱性助剂对废弃软质聚氨酯泡沫塑料的水热降解均表现出一定程度的促进作用,其中氢氧化钾和氢氧化钠的促进作用较强,持续时间较长;增加氢氧化钠或氢氧化钾的用量、升高温度,均能够促进废弃软质聚氨酯泡沫塑料的水热降解;在用量相同的条件下,氢氧化钾的促进作用优于氢氧化钠;压力对废弃软质聚氨酯泡沫塑料的水热降解效果影响不明显;氢氧化钾、氢氧化钠可与废弃软质聚氨酯泡沫塑料降解过程中所产生的CO_(2)反应,使其转化为溶解性较好的碳酸盐而转移至水相,还能够促进废弃软质聚氨酯泡沫塑料中某些功能基团的解离,加快某些有机降解产物的进一步分解,从而加快了废弃软质聚氨酯泡沫塑料的降解过程。

掺加黏土的固废基泡沫轻质土强度和耐久性研究

为减小工程造价和环境污染等问题,采用电石渣、石膏和矿渣固废全部替代水泥制备了泡沫轻质土,研究黏土掺量对固废泡沫轻质土耐久性的影响。研究结果表明:当黏土掺量由0%提高到45%时,试样7 d的抗压强度由2.16 MPa降至0.58 MPa,28 d劈裂抗拉强度由0.73 MPa降至0.18 MPa;干湿循环10次后,当黏土掺量分别为0%、25%和35%时,试样抗压强度分别为2.06、1.28和0.62 MPa;当黏土掺量为45%时,冻融循环10次后的试样被完全破坏。养护前7 d,所有试样收缩应变增幅较大,应变范围为1523×10^(-6)~1932×10^(-6)。黏土掺量为25%~35%时,相较于黏土掺量为45%的泡沫轻质土收缩性的改善更明显。该研究建议泡沫轻质土作为路床填料时,黏土掺量小于25%,路堤填料黏土掺量小于35%。

花岗岩废料与玻璃废渣制备发泡陶瓷的研究

本文以花岗岩废料和玻璃废渣为原料、SiC为发泡剂,采用粉末烧结法制备了高孔隙率、低吸水率的全固废发泡陶瓷,探究了花岗岩废料和玻璃废渣配合比、烧结温度、发泡剂掺量对发泡陶瓷孔结构及性能的影响。结果表明:花岗岩废料形成了发泡陶瓷的骨架结构,玻璃废渣具有助熔作用;当玻璃废渣掺量为20%(质量分数)时,烧结温度降低了40℃。在1110~1150℃下制备的发泡陶瓷抗压强度为2.23~0.41 MPa,体积密度为468.41~326.31 kg/m^(3),孔隙率为79.15%~86.81%,吸水率为0.96%~1.00%,平均孔径为0.49~1.43 mm,实现了对发泡陶瓷孔径的有效调控,满足了不同应用场景对发泡陶瓷不同孔径的需求。本研究为花岗岩废料和玻璃废渣的规模化利用及不同孔径发泡陶瓷的制备提供了技术支持。

大掺量CFB灰基泡沫轻质土疲劳特性研究

采用循环流化床灰(CFB灰)对泡沫轻质土进行大掺量改良,可以实现改善泡沫轻质土性能和降低工程造价的双重统一。研究以山西吕梁国峰电厂生产的CFB灰为研究对象,在前期研究基础上,通过四点弯曲小梁疲劳试验对大掺量CFB灰基泡沫轻质土的疲劳特性进行研究。研究结果表明:影响大掺量CFB灰基泡沫轻质土疲劳寿命的一个显著因素是应力比,二者呈负相关关系;疲劳寿命结果服从威布尔分布,离散性较大,且随着应力比的增大,离散性表现得越明显;相比较于传统水泥基泡沫轻质土,CFB灰的掺入,可以增加泡沫轻质土的疲劳寿命,提高其抗疲劳性能。

含油、固污水对泡沫液发泡性能的影响研究

为指导消防污水的处理回用,选取柴油、汽油2种典型成品油以及硅胶、二氧化硅2种微米级固体粉末配置不同含量的污水发泡,测试油、固含量对发泡性能的影响。结果表明:在0~3%质量分数范围内,柴油主要影响发泡倍数,降幅可达40.15%;汽油主要影响25%析液时间,降幅可达33.05%;直径大于10μm的固体颗粒对发泡倍数和析液时间均有影响,前者降幅可达25.22%,后者降幅可达18.49%。

碱激发生活垃圾焚烧炉渣底灰泡沫混凝土制备及性能研究

泡沫混凝土因其较低的自重、良好的隔音隔热和抗震性能在建筑行业应用广泛。传统泡沫混凝土使用水泥作为胶凝材料,碳排放量较大。为减少碳排放,使用城市生活垃圾焚烧炉渣底灰(MIBA)部分替代水泥制备生活垃圾焚烧炉渣泡沫混凝土(MIBAFC),在优选发泡剂的基础上,采用碱激发技术进一步改进泡沫混凝土性能,研究不同类型激发剂对MIBAFC力学性能、吸水率、干燥收缩的影响,并采用BSE、SEM、TG-DTG、XRD测试碱激发MIBAFC的微观结构和水化特性。结果表明:CaO+Na_(2)CO_(3)(CN)、NaOH(NH)、水玻璃+K_(2)CO_(3)(SK)、水玻璃(NS)这四种激发剂均可与MIBA中的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)等活性组分发生聚合反应,提高水化反应程度,改善硬化浆体的气孔结构,从而对MIBAFC的凝结时间、吸水率、力学性能、干燥收缩均有显著改善作用,对比四种激发剂的激发效果,NS综合改性效果最佳,CN效果不显著。

地聚物泡沫材料的制备、性能与应用研究进展

地聚物泡沫材料由于其卓越的性能、低廉的成本和绿色低碳的制备方案,使其能成为普通硅酸盐水泥基材料的替代品,在过去几年中已成为研究的热点。本文概述了地聚物反应原理,对地聚物泡沫材料的研究现状、以及包括硅铝酸盐固体废弃物原料、地聚物反应碱激发剂、发泡方式和稳泡剂的地聚物泡沫材料制备工艺进行了综述,对地聚物泡沫材料的隔热、吸音、吸附和吸能等性能及相应的应用现状进行了探讨,指出了该领域未来的发展前景以及需要注意的问题。

循环流化床粉煤灰基泡沫轻质土的制备及其耐久性研究

为促进循环流化床粉煤灰(CFBFA)、赤泥(RM)等固废实现大宗消纳,以其为主要原料辅以钢渣(SS)、脱硫石膏(DG)制备了循环流化床粉煤灰基泡沫轻质土(CBFLS),分析了浆体的流动度和CBFLS力学性能,通过吸水率、干湿循环、冻融循环和抗硫酸盐侵蚀的实验测试其耐久性,通过醋酸溶液浸出实验评估其环境安全性。结果表明,当原料配比m(CFBFA)∶m(RM)∶m(SS)∶m(DG)=47.5∶28.5∶19∶5时,900 kg/m^(3)的试块7、28 d强度分别为1.28、1.45 MPa,可以满足路床部位施工要求。CBFLS耐久性良好,并且可以有效固化Na+和其他重金属离子,浸出结果符合GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》的要求。

聚偏二氟乙烯压电泡沫支架制备及其骨诱导活性

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70)。表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能。将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.0001);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.0001);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力。

煤气化渣制备发泡陶瓷隔墙板的试验研究

为了解决气化渣堆存造成的环境污染和资源浪费等问题,以煤气化渣为主要原料,辅以石英、高岭土、长石和滑石等陶瓷原料,以SiC为发泡剂制备发泡陶瓷。采用高温烧结发泡制备发泡陶瓷隔墙板,研究了球磨时间、烧成温度、保温时间及物料的不同配比对发泡陶瓷形貌及性能的影响。结果表明,最佳组成为:煤气化渣60%(质量分数,下同),石英10%,长石15%,高岭土10%,滑石5%和碳化硅0.2%;最佳工艺条件为:球磨时间10 min,烧成温度1190℃,保温20 min。在上述条件下制备的发泡陶瓷体积密度为450 kg/m3,抗压强度为6.2 MPa,产品性能符合标准T/CBCSA 12-2019《发泡陶瓷隔墙板》中产品密度标号450的要求。

固废制备多孔微晶玻璃研究进展

固废多孔微晶玻璃是以固体废物、发泡剂及其他辅助试剂为原料,制备出的一种绿色材料。由于其主要原料为冶金固废、尾矿和城市固废等,且产品具有较高的机械强度、硬度,显著的耐腐蚀性,绝热、吸声、防火、防潮,使其在实现固废增值的同时,能应用于各种工业领域。文章阐述了烧结法制备固废多孔微晶玻璃的机理,重点论述了固废原料的选择和复合固废组成设计、发泡剂种类、掺量和材料性能、热处理制度对固废多孔微晶玻璃结构和性能的影响规律等方面国内外研究进展,介绍了固废多孔微晶玻璃的应用,对固废多孔微晶玻璃的研究和应用发展趋势进行了展望。

固废基发泡陶瓷的发泡方法及原理

固体废弃物的综合利用在环境保护中起着至关重要的作用,利用固体废弃物为原料制备发泡陶瓷是实现这一目标的有效技术手段。工作着眼于绿色高附加值发泡陶瓷产业,以消耗固废为前提,综述了以固体废弃物为原料,使用不同的发泡方法制备发泡陶瓷的研究进展。总结了各种方法的发泡机理、优缺点、最新技术、制品性能以及未来的发展方向。以期为固体废弃物制备发泡陶瓷材料提供参考。

固体废弃物基泡沫陶瓷制备原理研究进展

固体废弃物的再生利用除了向更广的维度扩展,还需要向高附加值的深度进行延伸。泡沫陶瓷的科学制备与广泛应用使得大量消纳固体废弃物的同时能够充分发挥固体废弃物的潜在价值,因而受到了国内外学者的极大关注。本文详细介绍了泡沫陶瓷的组分作用及发泡原理,深入分析了其热变过程及微观机制,总结归纳了不同因素的影响效应,最后阐述了泡沫陶瓷发展面临的挑战,并对需进一步研究的方向提出了建议,旨在为泡沫陶瓷的高效利用与深入研究提供借鉴与参考。

聚苯乙烯泡沫/膨胀珍珠岩/铁尾矿复合泡沫混凝土的制备及其性能研究

聚苯乙烯泡沫(EPS)颗粒的引入可有效改善泡沫混凝土的各项性能,但EPS颗粒很难在混凝土内部均匀分散.针对此问题本文对EPS颗粒进行“裹浆造壳”预处理,系统研究了EPS改性工艺对复合泡沫混凝力学性能的影响.并在此基础上引入了膨胀珍珠岩,利用其与EPS的级配作用来进一步改善泡沫混凝土的保温性能.研究结果表明,在EPS颗粒的预处理材料中硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、铁尾矿按2.5∶2.5∶5的质量份比混合可以使复合泡沫混凝土的抗压强度与抗折强度相较于未经预处理的EPS空白对照组分别提升71.50%和53.33%,EPS颗粒与膨胀珍珠岩按照7∶3的体积份比混合,制备得到的复合泡沫混凝土保温性能最佳,所得复合泡沫混凝土的导热系数为0.119 W/m·K,表观密度为651 kg/m^(3),抗压强度与抗折强度在28天分别达到2.79 MPa和1.01 MPa.

盾构泡沫剂生态友好性能测试方法与评价指标探讨

盾构渣土因含有大量难以降解的化学泡沫剂逐步成为一种新型固体废弃物。为解决含泡沫剂的盾构渣土排放后容易造成生态环境破坏的问题,从盾构泡沫剂的原材料出发,优选来自天然动植物的原材料以及植物基改性原材料,通过正交试验方法进行配方优化,研制出一种生态友好型盾构泡沫剂(HS-Ⅰ型)。结合盾构施工现场渣土清运时对周边生态环境的影响,提出盾构泡沫剂的生态友好性能测试方法与参考评价指标,并根据所提出的方法进行HS-Ⅰ型盾构泡沫剂和传统化学泡沫剂的斑马鱼试验、室外试验田试验对比研究。结果表明,HS-Ⅰ型盾构泡沫剂对斑马鱼致死率仅为市场上传统化学泡沫剂的1/10~1/5,HS-Ⅰ型盾构泡沫剂对植物生长影响远低于传统化学泡沫剂。

花岗岩锯泥和大理石废石粉制备发泡陶瓷

为实现“双碳”目标,推动大宗固废的资源化利用,开发探究多种固废协同制备发泡陶瓷材料的方法理论,以花岗岩锯泥和大理石废石粉为主要原料,SiC为发泡剂,通过高温烧结制备高闭气孔率的发泡陶瓷,研究原材料配比、烧结温度以及发泡剂掺量对发泡陶瓷的孔结构及性能的影响。结果表明,大理石废石粉中的CaCO_(3)在高温下分解出的CaO是有效的助熔剂,能够破坏Si—O键,降低液相的黏度,促进发泡。同时CaO能够与SiO_(2)反应生成硅灰石,提高材料的机械强度。在烧结温度为1130℃、大理石废石粉质量掺量为10%、SiC质量掺量为1.0%时,制备的发泡陶瓷孔结构均匀,综合性能最佳,闭口气孔率为79.16%,体积密度为583.42 kg/m 3,抗压强度为3.86 MPa,吸水率为0.40%。本研究为花岗岩锯泥和大理石废石粉回收利用制备发泡陶瓷提供了理论基础。