粉煤灰衍生水合硅酸钙PEI改性及吸附去除Cu(Ⅱ)与催化降解有机污染物

随着工业的快速发展,相关制造领域排放的污水重金属铜离子污染愈发严重。与此同时,催化领域对铜金属资源的需求却不断增加。本研究利用粉煤灰和改性剂聚乙烯亚胺(PEI)制备了低成本改性水合硅酸钙(PCSH),用于吸附水溶液中的铜离子(Cu(Ⅱ)),并进一步碱处理固定于表面的Cu(Ⅱ),形成铜基活性材料用于有机污染物的催化降解。相比于未改性的样品(CSH),PCSH对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量提高100%,高达588 mg/g。研究发现,这主要是因为添加PEI有利于形成较大的比表面积、优良的孔隙结构以及Cu(Ⅱ)与-NH_(2)之间的强络合。从PCSH获得的铜基催化剂呈现纺锤形多孔形貌,作为催化剂分别用于活化过氧硫酸氢钾(PMS)氧化降解罗丹明B(RhB)和活化硼氢化钠(NaBH4)还原降解4-硝基苯酚(4-NP),速率常数达到0.7135/min(pH(7.0±0.3);[RhB]=20 mg/L;[PMS]=0.12 g/L;[催化剂]=0.8 g/L)和11.47×10^(-3)/s(pH(11.0±0.3);[4-NP]=10^(-4)mol/L;[NaBH4]=5×10^(-3)mol/L;[催化剂]=0.167 g/L),是CSH催化剂体系的20和19倍。本工作利用固体废弃物粉煤灰实现了水溶液中铜元素的再利用,为水中污染物的有效处理和利用提供了新启示。

水合硅酸钙与碱反应机理的探讨

以氢氧化钙和硅酸钠为原料,按照n(CaO)/n(SiO2)=2在100℃合成了水合硅酸钙,并研究了水合硅酸钙在苛性碱或碳酸钠溶液中的反应规律。结果表明:在苛性碱溶液中水合硅酸钙分解率随反应时间的延长而降低,而随着碱浓度的升高而增大;在碳酸钠溶液中水合硅酸钙分解率随着碱浓度的升高,反应时间的延长或温度的升高而增大。分解率大小的比较表明,水合硅酸钙在苛性碱溶液中的稳定性明显大于dηSiO2为水合在碳酸钠溶液中的稳定性。水合硅酸钙在碳酸钠溶液中宏观反应动力学方程可表示为RT[CO32-]1.12,其中:ηSiO2dt=300.97e-30353.76硅酸钙的分解率,t为时间,T为温度。由于表观活化能值较小,因此反应机理不仅与化学反应有关,而且可能也与扩散有关。物相分析结果表明:合成的水合硅酸钙主要以Ca5(SiO4)2(OH)2和Ca5(OH)2Si6O16·4H2O形式存在,与苛性碱反应后,物相未发生明显变化;与碳酸钠溶液反应后,Ca5(OH)2Si6O16·4H2O更容易被分解。

铝酸钠溶液中水合硅酸钙的形成条件

针对铝酸钠溶液除硅过程 ,研究苛性比、碱浓度、配钙量、温度等对水合硅酸钙形成的影响规律。结果表明 ,在常压下除硅 ,难以形成水合硅酸钙。在高温下除硅 ,苛性比增大或碱浓度降低有利于水合硅酸钙的形成。合适的配钙量为CaO/SiO2分子比 1 5左右。当CaO/SiO2 =1时 ,除硅渣主要物相是水合硅酸钙 6CaO·6SiO2 ·H2 O和 3CaO·3SiO2 ·H2 O ,而当CaO/SiO2 为 2时 ,还有 2CaO·SiO2 ·2～ 4H2 O生成。

浓碱中水合硅酸钙形成的研究

在不同条件下，研究了在浓碱硅酸钠溶液中水合硅酸钙形成的规律．碱浓度越低越有利于形成水合硅酸钙，高浓度碱液中需高温才能形成水合硅酸钙，硅浓度和搅拌强度的提高能促进水合硅酸钙的形成，并分析了在含硅铝酸钠溶液中伴有其它含硅化合物形成的原因．这为含硅铝酸钠溶液中硅、铝分离提供了依据．

氧化铝生产中水合硅酸钙的研究进展

总结了氧化铝生产体系中水合硅酸钙的结构、生成条件及含硅化合物间的转化规律,评述了高压水化学法,并提出了钠硅渣湿法处理的新工艺。

烷基苯磺酸盐表面活性剂对水合硅酸钙形貌和结构的影响

利用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,研究了SDBS的浓度,Ca^2+和SiO3^2-离子的浓度,是否搅拌和反应时间等条件对水合硅酸钙(CSH)形貌特征和分散性能的影响,并提出了不同CSH球壳形貌特征的形成机理.结果显示,溶液中Na2SiO3·9H2O浓度增大, SDBS浓度增大及反应时间延长均会使CSH的结晶度变好,聚合度增大, Q2结构的相对含量增加,其中Na2SiO3·9H2O和SDBS浓度是主要控制因素. SDBS在溶液中形成的球形胶束具有极强的模板作用,能有效改变CSH的结晶生长方式;通过调节SDBS浓度和钙硅比例,并适当延长CSH的生长时间,能够获得球壳完整,分散性好且稳定性强的CSH.

压蒸条件下生成硅酸钙水合晶体的竞争反应

溶解乙炔气瓶多孔填料是CaO—SiO2—H2O体系经压蒸固化而得到的。其主体结构为硅酸钙水合晶体,且其微观结构与乙炔气瓶使用性能的优劣有着密切关系。但目前这方面研究极少,本文在过去工作的基础上,着重研究了硅酸钙水合晶体形成过程中的竞争反应及其与产物结构的关系,并讨论了影响竞争反应的有关因素。

碱激发碳酸盐矿胶凝材料反应产物的研究

采用X射线光电子能谱元素定量分析 (XPS)、红外光谱分析 (IR)、X射线衍射分析 (XRD)和固体高分辨核磁共振分析 (2 9SiNMRMAS谱 )等多种微观测试手段 ,研究了碱激发碳酸盐矿胶凝材料的反应产物的种类和结构。结果表明 :改性水玻璃 (碱 )与碳酸盐矿粉的反应产物为凝胶物质 ,其主要组成是纤蛇纹石型的水合硅酸镁和白钙沸石型的水合硅酸钙 ,此外 ,还存在有一定数量的硅凝胶。

中国传统灰土灰浆材料改性试验研究

在自然条件下,传统灰土灰浆材料在长期放置过程中会形成水合硅酸钙与水合硅酸铝,从而大幅度提高自身强度.但其反应过程相当缓慢,往往需要几十年甚至数百年的时间.而利用现代水泥工艺加工法可以有效缩短形成水合硅酸钙与水合硅酸铝的反应时间.用焙烧、粉磨等方式对古代灰土灰浆模拟材料进行加工,在短期内有效提高了灰浆试块的力学强度和抗老化能力.

软X射线显微术及其在水泥水化研究中的应用

与其它显微术相比 ,软X射线显微术具有许多独特优势。本文通过对软X射线显微术成像原理和特点的介绍 ,说明了其除了在生物学领域具有独特的优势外 ,在其它领域也有广泛用途。在此主要介绍软X射线显微术在水泥碱骨料反应机理研究以及水泥中钙分布分析的优势。最后简要介绍了合肥国家同步辐射实验室 (NSRL)软X射线显微术的研究进展。

碳酸钙基建筑材料的水热法制备及硬化机理研究

为实现中国可持续发展,解决既可使用丰富石灰石资源制造建筑材料、又不使石灰石高温分解排放CO_2的矛盾,模拟了地底堆积岩的形成过程,在水热条件下将石灰石粉末与废玻璃混合,在低温(≤200℃)下固化成具有高强度的建筑材料,由于低温下石灰石不分解从而实现了CO_2零排放.研究表明:无机添加剂的含量、固化时间以及固化温度均会影响产品强度,生成的硅酸钙水合物(C-S-H)和托勃莫来石被证明是产品强度增加的主要原因.

常压混合脱硅工艺生产种分精液

本文介绍了碳分、种分工艺对精液硅量指数A/S的不同要求,认为种分精液单独生产是很有必要的。本文从理论上分析了目前所应用的脱硅工艺,提出了一种常压生产种分精液的方法-常压混合脱硅工艺,并对某厂采用此工艺进行种分精液生产的情况进行了简单的介绍。

钙基/生物质水合吸收剂的抗磨耗机理研究

作为一种用于中温烟气脱硫的新型轻质吸收剂,由于添加了生物质,其抗磨耗能力显著提高。研究表明,这与吸收剂制备过程中出现的化合物水合硅酸钙有密切关系。但不同吸收剂的抗磨耗能力有较大差异,甚至相差6～7倍之多。为了弄清导致这种差异的机理,论文通过研究吸收剂颗粒的微观形貌、成分、生物质灰成分及元素含量,发现抗磨耗能力高是微粒结合部位的SiO_2含量高,CaO低,以及C元素含量低所致,由此获得了与这些成分相关的经验关系式。

中国传统灰土灰浆强度增强方法研究

中国传统灰土灰浆中水硬性凝胶材料—水合硅酸钙和水合硅酸铝的形成可以大幅度提高其强度,但在自然条件下生成此类水硬性化合物需要很长时间。本文借鉴现代水泥工艺中利用焙烧黏土材料可提高火山灰活性的原理,从而有效缩短形成水硬性化合物的反应时间,在短时间内大大提高灰浆的强度。以此为出发点,加工制备性能优良的灰浆材料,为传统砌体建筑的保护提供适宜的保护修复材料。