轻质漂珠对HPMC/水泥基复合多孔保温材料性能的影响

为获得性能良好的羟丙基甲基纤维素(HPMC)/水泥基复合多孔保温材料,研究了不同掺量漂珠(FACs)对HPMC/水泥基复合多孔保温材料力学性能、导热系数、干密度、吸水性的影响,同时运用SEM、XRD等方法以及图像分析软件对复合材料气孔孔结构特征进行表征。研究表明,随着FACs掺量增加,导热系数呈先降低后增加的趋势,抗压强度先增大后降低。当FACs掺量为9.0%(质量分数)时,复合材料的导热系数最小,为0.094 W/(m·K),28 d抗压强度为1.58 MPa,干密度为418.9 kg/m^(3);当FACs掺量为18.0%时,复合材料的抗压强度最优,28 d抗压强度为2.15 MPa,导热系数为0.101 W/(m·K),干密度为431.0 kg/m^(3);随着FACs掺量增大,复合材料小于300μm的气孔比例逐渐增大,平均孔径呈降低趋势。

PEG/漂珠复合相变材料的表征及性能研究

为了研发适用于高温环境下沥青路面的复合相变材料,本研究以PEG2000作为相变材料,漂珠作为载体,利用PEG2000优良的相变特性及漂珠的高强度特性,制备出一种高强度且耐高温的复合相变材料(composite phase change materials,CPCMs)。制备的CPCMs在相变储热性能上表现较好,同时具有优良的化学稳定性、兼容性及热稳定性。当CPCMs的掺量达到60%时,测温试件之间的最高温差仅为2.8℃,峰值温度出现的时间延迟了2.1 min,对路用性能也产生了不利影响。因此,适量CPCMs能够有效调控沥青混合料温度。该研究结果为沥青路面的降温调控提供了参考。

低温环境下粉煤灰漂珠改性沥青混合料施工期热量散失规律及有效碾压时间研究

漂珠作为一种高热阻材料,运用于多年冻土区沥青路面最初目的是减少运营期路面吸热,减缓冻土融沉。但其对施工期沥青路面温度散失规律及有效碾压时间的影响,则鲜有研究涉及。漂珠的加入改变了混合料自身的热物理性质,进而对沥青路面压实以及进入冻土路基的热量造成影响。本文首先通过室内试验,测试沥青胶浆热物理参数随漂珠掺量的变化规律。由于沥青混合料碾压过程中材料本身逐渐从松散状态转化为密实状态,该过程中材料孔隙率不断降低强度随之提高,因此施工期间沥青混合料热物理参数也处于动态变化之中。试验过程中,将添加漂珠后的沥青混合料视为一种复合材料,其主要由粗集料、沥青胶浆、空气三部分,通过室内试验测定漂珠沥青混合料中三种成分的热物理参数,并基于Williamson公式计算摊铺碾压过程中漂珠改性沥青混合料在密实和松铺两种状态下的热物理参数。之后建立摊铺碾压过程沥青路面温度场计算有限元模型,获取不同漂珠掺量和摊铺厚度下路面温度场变化规律,明确添加漂珠对施工期进入路基热流影响。最后基于数值计算结果,对施工期沥青路面温度影响因素进行多元回归分析,获得了施工期间沥青混合料温度预估方程。研究结果表明:添加15%沥青体积漂珠后混合料导热系数降低78%,比热容变化不大(小于1%)。外界气温为0℃、10℃、20℃、30℃工况下,添加15%漂珠可使密实状态下混合料有效碾压时间提升21.1%、20.2%、17.5%、16.8%;松散状态提升21.6%、21.2%、20.3%、18.7%。相同工况下,松铺状态有效碾压时间为密实状态下的1.7~2.1倍,因此,在低温工况下,初步碾压作业一旦开始,后续复压及终压应快速、连续开展,确保有效时间内使混合料达到规定压实度。此外,添加5%、10%、15%漂珠还可使密实状态下进入基层热量分别降低1.9%、3.1%、6.4%;松散状态下降低3.5%、7.3%、12.8%,说明添加漂珠对降低施工期热量对路基的扰动也有积极作用。

壳聚糖改性聚磷酸铵复合漂珠基防火涂料的火灾安全性与热解动力学分析

为了探索燃煤电厂产生的工业固体废弃物(漂珠)的资源化利用。以碱活化漂珠为基料,以聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(DPER)为阻燃体系,通过加入壳聚糖改性的聚磷酸铵(CS@APP)制备防火涂料。基于红外光谱仪(FT-IR)、锥形量热仪(CONE)、热重分析(TGA),研究CS@APP的含量对涂料的火灾安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明:CS@APP使涂料在燃烧过程中形成不可燃的坚固残留物,用于阻隔热源和火源,使热释放速率峰值显著降低,并且大大降低产烟量,能有效提高涂料的火灾安全性。通过热解动力学拟合曲线得出,0.4 wt%的样品使E_(α)在727~1 000℃从266.03 kJ/mol升高到345.16 kJ/mol,对应热稳定性增强。研究结果可拓展城市建筑火灾应急技术,促进绿色、低成本、多功能性防火涂料的应用。

不同量粉煤灰漂珠制备氧化物多孔陶瓷的性能研究

为进一步拓展粉煤灰漂珠在多孔陶瓷领域的应用,以粉煤灰漂珠、镁橄榄石、绢云母粉及铝矾土为主要原料,其中粉煤灰漂珠加入量分别为40%、60%、80%(w),成型后在空气气氛下于1100℃热处理1h制得多孔陶瓷材料,分析其物相组成、显微结构以及常规物理性能。结果表明:1)粉煤灰漂珠加入量由40%(w)增加至80%(w),粉煤灰漂珠与基质的间隔变大,试样的气孔率增大、体积密度和常温耐压强度减小,但其气孔的分形维数未有明显变化;2)当粉煤灰漂珠加入量为60%(w)时,试样综合性能较优,此时其体积密度约为(0.90±0.01)g·cm^(-3),且在气孔率为(66.9±0.5)%时,仍具有约(12.37±0.69)MPa的常温耐压强度,在300、600及900℃下的热导率分别为0.201、0.232和0.262W·m^(-1)·K^(-1),因此在隔热耐火材料领域具有良好应用前景。

水泥-砖渣微粉-漂珠系轻质材料制备研究

为探索砖渣微粉再生利用的新途径,本文采用不同激发剂对砖渣微粉和漂珠进行活性激发,通过对各龄期抗压强度的测试,分析了激发剂的激发原理与交换效应。进而以较优激发剂种类及掺量,进行不同水胶比、粉料配比条件下的水泥-砖渣微粉-漂珠体系轻质材料制备研究,测试其3d、7d、28d抗压强度和表观密度。研究结果表明激发剂对砖渣微粉的激发效果显著优于漂珠,水胶比低于0.18时,不利于激发剂发挥作用。聚合氯化铝、三乙醇胺、PCE掺量分别为胶凝材料总质量0.2%、0.03和0.4%时,对水泥-砖渣微粉-漂珠体系的复合激发效果较优。掺加漂珠可以有效降低水泥-砖渣微粉-漂珠体系材料的表观密度,但对其各龄期强度降低显著。当水泥、砖渣微粉漂珠三者质量比为4:3:3时,在较优激发条件下可制备出表观密度1417kg/m^(3),28d抗压强度34.3MPa的轻质高强材料。

漂珠负载纳米铁镍去除水中2,4-DCP的试验研究

利用碱水热处理的粉煤灰漂珠,通过超声辅助液相还原法制备了漂珠负载纳米铁镍(CFA-nZVI/Ni)并进行表征。同时探究了2,4-DCP初始浓度、pH值、反应温度、材料投加量等因素对2,4-DCP去除的影响并考察复合材料的易回收能力。结果表明,纳米铁镍成功负载于漂珠表面且分散性良好,并且复合材料具备漂浮性,可减少回收纳米材料的难度;CFA-nZVI/Ni增强了nZVI/Ni对2,4-DCP的去除能力,当2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,初始pH值为6,温度为25℃,材料投加量为3.0 g/L时,2,4-DCP可在180 min内完全去除;反应过程符合修正的一级反应动力学方程。

铝改性粉煤灰漂珠吸附水溶液中砷的性能研究

采用湿法与干法相结合的方法合成铝改性粉煤灰漂珠环境材料,借助静态吸附实验研究吸附剂量、pH值、离子强度、共存离子、反应时间和温度对其吸附水溶液中砷性能的影响,并进行吸附等温线和动力学拟合.结果表明:铝改性粉煤灰漂珠吸附水中As(V)的最佳pH值范围为中性偏酸;混合离子和H2PO4-对As(V)的吸附影响较大,CO32-次之;离子强度对As(V)吸附的影响不明显;在温度298K、吸附剂量2.5g/L和反应时间24h的条件下,最大吸附容量约5000μg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型.

改性壳聚糖嵌入漂珠作为农业灌溉再生水中重金属吸附剂的分析研究

1再生水灌溉农田必要性与可行性分析农业是用水大户,而我国又是一个干旱缺水的国家,生产、生活的争水问题已成为社会发展的制约因素之一,特别是在北方干旱和半干旱地区。近年来,我国的污水处理迅猛发展,特别是污水处理量和出水水质都在不断提高。再生水作为农业灌溉用水,是有效解决农业缺水局面的有效途径之一,为缺水地区实现再生水灌溉农田提供了基础条件。

电厂粉煤灰漂珠形成机理探讨

本文分析了影响漂珠产率的因素和煤燃烧过程中的灰积聚，借助溶渣池气化的原理阐述了熔渣中部分氧化物作为氧传递媒介，炭基质作为发泡剂的漂珠形成机理。

分形法表征漂珠-碱式硫酸镁新型发泡水泥

研究孔隙结构特征对于揭示漂珠-碱式硫酸镁的内部结构特征具有重要意义。笔者以碱式硫酸镁5Mg(OH)_(2)·MgSO_(4)·7H_(2)O、漂珠、水泥、油酸三乙醇胺溶液,过氧化氢(质量浓度27.5%)、柠檬酸、萘系减水剂等为原料,制备了密度250 kg/m^(3)的漂珠-碱式硫酸镁保温材料。采用实测法、Matlab图像分析法和压汞法分别对漂珠-碱式硫酸镁新型发泡水泥孔结构特征进行分析,采用盒子计数法对三种方法的孔结构计算得到分形维数和拟合曲线。结果表明,孔隙率、平均孔径和分形维数可作为评定漂珠-碱式硫酸镁孔结构的综合指标。

漂珠填充聚氯乙烯基复合材料的隔声性能

常压浇注制备了不同面密度(厚度)未填充和填充有漂珠(CFA)的玻璃纤维织物/聚氯乙烯(GF/PVC)复合材料。对比研究了两种复合材料的刚柔性、阻尼性和隔声性能。结果表明,在相近面密度条件下,CFA/GF/PVC复合材料的刚度、常温以上阻尼性、平均隔声量和高低频段(100 Hz^630 Hz和1250 Hz^8000 Hz)下的隔声量较GF/PVC复合材料均有所提高。两种复合材料的刚度、隔声量均随着面密度的增加而增加,其中隔声量在低频段增速最快,中频段次之,高频段最慢。

一种可替代漂珠的低密度材料

漂珠低密度水泥浆由于密度低、强度高、体系稳定而在油田低压易漏层及低压油气层长封固段固井作业中获得了广泛的应用。但近年来,由于漂珠的产量越来越少,油田低成本要求急需开发代替漂珠的新型减轻材料,以满足配制低密度水泥浆的需求。开发了BCL-10S低密度混合减轻材料,其物化性能与漂珠相当,用它作减轻剂配制的低密度水泥浆性能与用漂珠作减轻剂配制的低密度水泥浆性能相媲美,并已经在长庆油田获得了应用。

CdS/TiO_2/漂珠复合光催化剂制备及其降解高效氯氰菊酯研究

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了CdS/TiO2/漂珠复合光催化剂,通过SEM,XRD对其结构进行了表征。以高效氯氰菊酯(BEC)杀虫剂的光催化降解为模型反应,研究了CdS/TiO2/漂珠的光催化性能,探讨了影响催化剂活性的因素及采用太阳光作光源处理BEC的可行性。结果表明,CdS/TiO2/漂珠投加量为3000mg·L-1,初始浓度为45mg·L-1、初始pH为6.5,通气量为200mL.min-1,时间为60min,BEC降解率分别为92.1%(125W高压汞灯)和79.3%(5W紫外灯),采用太阳光照射300min,BEC降解率可达93.4%。BEC的降解反应遵从L-H动力学模型,测得反应速率常数9.80mg.(L.min)-1,吸附常数4.36×10-3L·mg-1。

TiO_2包覆粉煤灰漂珠外墙隔热涂料的研究

为研制出低成本、高热反射率的外墙隔热涂料,采用非均相沉淀法制备了TiO2包覆粉煤灰漂珠隔热填料。对包覆材料进行了XRD、SEM和白度分析,并对隔热涂料的热反射率进行了测定。研究表明:TiO2包覆粉煤灰漂珠材料反射近红外辐射与阻止热传导的效果显著。反应6h所制备的包覆材料,其表面的TiO2分布均匀,且白度较高;在基本配方中添加3g该包覆填料所制备的隔热涂料,其热反射率达94.3%。

二氧化钛包覆粉煤灰漂珠的研究

以硫酸钛为钛源,采用非均相沉淀法制备二氧化钛包覆粉煤灰漂珠,并利用已包覆二氧化钛的粉煤灰配制外墙隔热涂料,研究了水解反应温度、pH值、反应时间和理论包覆厚度对二氧化钛包覆粉煤灰漂珠隔热性能的影响。反应温度和pH值对二氧化钛包覆粉煤灰漂珠的隔热性能影响显著;当水解温度为70℃、pH为7、反应时间6 h、理论包覆厚度为1.0μm时,二氧化钛在粉煤灰漂珠表面分布均匀,白度达60.4°,在900℃煅烧2 h二氧化钛开始由锐钛矿转变为金红石,利用其制备的隔热涂料与黑漆的温差达31℃。

粉煤灰漂珠负载Bi_2WO_6复合材料的制备及光催化性能研究（英文）

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。

漂珠改性天然橡胶复合材料的性能研究

利用Si-6偶联剂改性漂珠,通过直接共混法将改性的漂珠和NR制备漂珠/NR复合材料。研究复合材料的拉伸性能、硬度、热性能变化规律,并利用SEM研究试样拉伸断裂机理。结果表明:改性后漂珠的粒径减小,呈不规则的块状结构。与半补强炭黑/NR相比,漂珠/NR复合材料的断裂伸长率提高,拉伸强度未见变小,硬度减小。价格低廉的漂珠能替代炭黑作橡胶补强材料。

TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用混合泥浆法制备了TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料作为光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对其进行了表征分析,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2负载量的增加有利于提高TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的光催化活性,但是,TiO_2负载量过多使得附着在粉煤灰漂珠表面的TiO_2呈蓬松状态,在重复使用过程中容易脱落,导致光催化活性下降;粉煤灰漂珠表面负载的TiO_2为锐钛矿型;TiO_2与粉煤灰漂珠没有发生化学键合,只是以物理吸附的形式相结合。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的TiO_2最佳负载量为28.57%(质量分数),随着罗丹明B溶液pH升高,光催化活性增强。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料循环使用5次,对罗丹明B的降解率基本都保持在70%以上,无机阴离子的加入有利于光催化活性的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化活性产生抑制作用。

漂珠／SBS复合材料的性能研究

利用S i-6偶联剂改性漂珠,通过直接共混法制备漂珠/SBS复合材料,并研究材料的拉伸性能、硬度、热性能、耐老化性能的变化规律。研究表明:与纯SBS相比,漂珠/SBS复合材料的拉伸强度、硬度明显提高,断裂伸长率降低。SBS添加量不超过30份时,复合材料的热稳定性、耐老化性能显著提高。