碱活化钢渣-矿渣再生混凝土基本力学性能研究

以钢渣粉取代率、矿渣粉取代率和再生粗骨料取代率为变量,通过23组试验,对碱活化钢渣-矿渣再生混凝土的28 d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和弹性模量进行测试。试验研究表明:碱活化钢渣-矿渣再生混凝土力学性能的变化规律与碱活化钢渣-矿渣天然骨料混凝土相似;当钢渣粉取代率在30%以下时,对碱活化钢渣-矿渣再生混凝土的各力学性能均有积极作用,最佳取代率为10%;矿渣粉取代率的增加对混凝土力学性能的增长是明显有利的;再生粗骨料对混凝土各力学性能起负面作用,影响程度随取代率的增加而增大。当钢渣粉用作胶凝材料时,可与矿渣粉复合,加入适量的碱性激发剂,配制出力学性能优良的混凝土。

页岩气压裂返排液的碱活化过硫酸钠氧化技术

目的针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究了碱活化过硫酸钠(NaOH/PS)氧化有机物的可行性。方法进行了过硫酸钠(PS)投加量、初始pH值、PS投加方式的单因素实验,进行了总有机碳(TOC)去除率动力学方程的拟合,开展了NaOH/PS体系反应机理的分析。结果NaOH/PS氧化页岩气压裂返排液最佳反应条件为PS质量浓度1500 mg/L,初始pH值为12,PS分4次投加,TOC去除率符合准二级反应动力学。通过EPR及淬灭实验,发现NaOH/PS氧化体系中的活性物质为SO_(4)^(-)·和OH·。结论研究结果可为页岩气压裂返排液中有机物去除装置的设计和运行提供参考。

高碳细灰碱活化制备活性炭的研究

高碳细灰碳含量高、具有一定孔结构,但孔隙特征参数不理想,不利于其吸附价值的利用,为此以高碳细灰为原料,采用KOH进行高温碱活化处理,通过热重(TGA)、低温氮气吸附(BET)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)及X射线衍射(XRD)研究了高碳细灰活化反应过程及微观组成的变化。结果表明:KOH活化使高碳细灰的比表面积由477.50 m^(2)/g增加至824.37 m^(2)/g,细灰中原有的孔结构坍塌、碳骨架结构破裂,增加了微孔结构,改变了高碳细灰中灰组分的赋存状态及化学特性,并使灰分包覆于多孔炭颗粒表面,易溶于酸。

基于碱活化法的再生沥青路面材料开发及应用

在路面基层使用再生沥青(RAP)路面材料,既可节约自然资源,又可减少环境污染和堆填,是一种可行的方案。但单独将RAP材料作为路面基层材料无法满足相关要求,它们通常与原始骨料(VA)或胶凝材料混合使用。本研究尝试用RAP材料和F级粉煤灰开发一种粉煤灰稳定再生基料(FRB),并考虑了用碱式活化的粉煤灰稳定的RAP加VA的混合料。由于老化的沥青涂层覆盖在RAP材料上可能会影响设计混合料的长期强度和耐久性,因此提出了碱活化法提高粉煤灰的反应性,进一步提高混合料的强度。此外,本研究对试件进行反复的干湿循环来量化重量损失,验证了混合材料的耐久性。通过对渗滤液的研究,验证了稳定剂/活化剂的持久性。综合实验测试结果表明,RAP加VA的混合料经久耐用,适合基础应用。最后基于实验数据,提出了用回收材料设计路面系统的设计图表。

碱-硅反应中碱活化矿渣混凝土的耐久性研究

利用碱活化矿渣作为水泥替代材料,可以显著降低水泥行业的碳排放量并增强混凝土性能。然而,使用高碱度的活化剂有可能导致含有活性骨料的混凝土发生碱-硅反应,从而限制其商业应用。碱-硅反应的发生会导致混凝土力学性能发生变化。因此,在混凝土结构设计过程中,工作人员需要确定混凝土受碱-硅反应影响的程度。本文进行了机械强度实验,以评估碱-硅反应对混凝土性能的影响,并且研究了含有碱活化矿渣和活性骨料的混凝土混合物的碱-硅反应以及碱-硅反应膨胀与电阻率之间的相关性。结果表明,电阻率与碱-硅反应引起的膨胀之间具有良好的相关性。

碱活化过硫酸钠降解水中的亚甲基蓝

采用碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)降解水中的亚甲基蓝,考察NaOH浓度、Na_(2)S_(2)O_(8)浓度、共存阴离子及有机物对反应体系降解效果的影响。结果表明,碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)体系能够有效去除亚甲基蓝。通过自由基淬灭实验确定硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)、超氧自由基(O_(2)^(-)·)和羟基自由基(·OH)是碱活化过硫酸盐反应体系中的活性物质,其中起主导作用的是O_(2)^(-)·。Na_(2)S_(2)O_(8)浓度和NaOH浓度的增加均使亚甲基蓝的降解率呈先升高后下降的趋势。不同阴离子和有机物对去除亚甲基蓝有不同的作用,NO_(3)^(-)对亚甲基蓝的降解没有明显的作用,Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、单宁酸和苯酚均有效抑制了亚甲基蓝的去除,且抑制作用随浓度的增加而增强。碱活化过硫酸盐体系处理染料废水具有广泛的应用前景。

粉煤灰与氢氧化钠碱活化热流模型研究——以碱活化水泥为例

碱活化水泥能够部分替代硅酸盐水泥,热流和反应程度是碱活化过程中涉及的变量。本文建立了碱活化过程的物理模型,该模型考虑了化学平衡反应和过程扩散现象,其通过关联粉煤灰成分、氢氧化钠(NaOH)浓度(碱性激发剂)、氢氧化钙[Ca(OH)_(2)]浓度和温度来预测碱活化过程中的热流和反应程度。本文在25℃和35℃下进行了微量热测量实验,然后用实验数据拟合了Freisleben-Hansen模型(以下简称FH模型)。结果表明,当NaOH浓度在6 M~10 M范围内时,NaOH反应加速进行,氢氧化钙的存在会引起反应速度的降低,粉煤灰粒径和扩散率相关因素对热流和反应程度的影响较为显著。本文对粉煤灰与氢氧化钠碱活化热流模型展开研究,希望可以为相关研究人员提供帮助。

碱活化条件对粉煤灰合成不同类型沸石的影响

用高硅铝比粉煤灰水热合成Y型、P型和HS型沸石。讨论了碱活化粉煤灰的条件,包括焙烧方法、碱灰比和碱度对合成产物的影响。XRD分析表明:碱活化条件将直接影响沸石的晶型、晶粒尺寸和相对含量。采用620℃低温、两次短时间焙烧工艺明显地改善了活化效果。研究同时发现,低碱灰比和碱度条件下生成P型沸石;高碱灰比和碱度条件下生成HS沸石;Y型沸石的生成条件介于二者之间。合成产物纯度高,结晶好,具有高的阳离子交换容量。

碱活化对镁合金化学镀Ni-P镀层形貌与性能的影响

研究了碱活化工艺中焦磷酸盐、碳酸钠及活化温度对化学镀Ni-P镀层形貌与性能的影响,并采用扫描电镜和电化学工作站对典型试样的形貌及耐蚀性进行了分析。最佳的碱活化工艺条件为:焦磷酸盐140~200g/L,碳酸钠15~35g/L,添加剂适量,活化温度80℃,活化时间2min。未经碱活化的镀层粗糙、孔隙明显;而经碱活化的镀层表面较平整、均匀,无明显缺陷,具有典型的胞状或球状形貌。碱活化镀层的自腐蚀电流密度为1.38×10^(-6) A/cm^2,仅为未经碱活化镀层的15.5%。

微波辅助碱活化降解木质素

采用微波辅助加热方法,以KOH和Na OH作为催化剂,考察了木质素降解产生的酚羟基含量的变化;研究了反应时间、反应温度、木碱比对木质素酚羟基含量的影响.结果表明,降解木质素的最佳条件为:反应温度160℃,反应时间45 min,木碱比1∶1.在此条件下,KOH及Na OH催化降解木质素中酚羟基的含量分别提高58%和53%.通过红外光谱(FT-IR)、1H核磁共振(1H-NMR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)等研究了木质素降解改性结构的变化.GPC测定结果表明,降解后木质素的分子量明显降低.FT-IR检测结果表明酚羟基含量发生变化.FT-IR及1H-NMR的检测结果表明,反应前后木质素苯环骨架结构基本保持不变.

碱活化改性高岭土/NR复合材料的结构和性能研究

采用凝聚共沉法制备碱活化改性高岭土／NR复合材料，并对其物理性能和微观结构进行研究。结果表明，高岭土改性时间为3d、改性高岭土与天然胶乳混合温度为45℃、改性高岭土用量为40份时，碱活化改性高岭土／NR复合材料的综合物理性能较好；改性高岭土在NR基体中发生了定向排列，基本上以面-面平行状态均匀分散，大部分高岭土以厚度为25-75nm的层叠形式平行分布在NR基体中；改性高岭土与NR基体间形成过渡层。

碱活化-煅烧制备生物炭对重金属的吸附研究

为探究碱活化-煅烧生物炭对水中重金属的吸附性能,采用氢氧化钠活化-管式炉煅烧制备柚子皮生物炭,通过吸附水中铅离子的试验研究。结果表明:碱活化-煅烧后柚子皮粉在扫描电镜下呈片状结构,表面平整,结构有序,杂质明显减少,内部有丰富的孔道,为后续吸附反应提供了充足的条件;红外光谱分析得知羧基、羟基类基团起到主要的吸附作用;pH、震荡时间、吸附剂用量、重金属铅离子的初始浓度和震荡温度等因素,都对碱活化-煅烧生物炭吸附水中重金属铅离子有显著的影响。通过实验,得出用5%氢氧化钠改性并经过管式炉煅烧后的改性柚子皮粉对重金属铅离子的去除率可达到98%以上。分别用Langmuir和Freundlich对吸附等温方程进行拟合,未经煅烧的柚子皮粉吸附废水中重金属铅离子吸附等温线更符合Freundlich等温方程,经煅烧的柚子皮粉生物炭吸附废水中重金属铅离子的吸附等温线更符合Langmuir吸附等温方程。

碱活化石墨烯对磷酸铁锂电化学性能的影响

采用KOH活化石墨烯,通过固相法制备了磷酸铁锂/碱活化石墨烯(LFP/CA-G)复合材料,通过SEM、Raman、XRD和电化学测试对复合材料的结构和性能进行表征,结果表明:通过固相法制备的LFP/CA-G复合材料稳定性较好,在1C倍率下循环50次的容量保持率为100%;LFP/CA-G复合材料的0.2C首次放电比容量为158.8m Ah/g,较磷酸铁锂/石墨烯(LFP/G)提高了3.1 m Ah/g;其3C倍率的放电比容量为139 m Ah/g,较LFP/G提高了7 m Ah/g。LFP/CA-G复合材料具有更好的可逆性,其阻抗更小。这是因为碱活化的石墨烯具有丰富的微孔,有利于缩短锂离子的迁移路径,减小了极化。

粉煤灰微珠表面热碱活化镀银层的制备及机理研究

对粉煤灰微珠进行热碱液活化,以葡萄糖为还原剂,通过向碱性溶液中缓慢滴入Ag NO3溶液来制备镀银复合粉体;采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱和X射线衍射进行形貌观察及成分分析,并探讨热碱活化化学镀银机理。结果表明:银镀层为均匀致密的纳米晶;镀银复合粉体的电阻率达到0.05Ω·cm;热碱活化化学镀银机理为强碱与Si O2和Al2O3发生强烈作用,在粉煤灰微珠表面生成大量羟基基团,其亲核性对银铵阳离子产生极性吸引并在葡萄糖的还原作用下还原为单质银。

新型碱活化钢渣基介孔光催化材料的制备及其光催化性能

通过加入造孔剂进行聚合反应，成功制备出一系列降解染料废水的碱活化钢渣基介孔光催化材料（ASSMM）。XRD和BET结果表明：加入造孔剂的钢渣基介孔光催化材料主要生成了水化硅酸钙fCSH）和二水钙长石（CaAl2Si207（OH）2·H20）两种矿物相；加入O．1wt％造孔剂的光催化材料f061ASSMM）2-50nm之间的孔占总孔容的85％。以孔雀石绿为目标污染物，考察了不同掺量造孔剂的碱活化钢渣基介孔光催化材料（x-ASSMM）对有机染料的降解性能，结果表明：孔雀石绿的初始浓度为4mg／L，光催化剂用量为O．05g时,紫外灯辐照60min后，降解率顺序为：0．1ASSMM〉5ASSMM〉1ASSMM〉ASSMM〉染料直接光解，其中，加入0．1wt％造孔剂的光催化材料试样的降解效率最高，降解率达95．53％，对降解过程进行了动力学研究，发现其属于一级反应动力学模型。

碱活化高岭土对亚甲基蓝的吸附研究

本研究通过碱活化的方法对天然高岭土进行改性,制备高岭土基吸附剂,通过静态吸附实验考察了其对亚甲基蓝的吸附行为。实验结果表明:与天然高岭土相比,碱活化高岭土的结构发生了明显改变,进而影响了其吸附亚甲基蓝的性能。该吸附过程可以用伪二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型来描述。由吸附热力学可知,该吸附过程可以自发的进行且为吸热过程。

钢渣碱活化过硫酸盐降解双酚A

通过钢渣水解后产生的碱性溶液活化过硫酸盐(PS)降解水中的双酚A(BPA),考察了钢渣、过硫酸钾投加量对体系降解能力的影响.结果表明,在25℃,当投加3g/L钢渣以及2g/L过硫酸钾时,浓度50 g/L的BPA溶液可在1h后被降解72%.扫描电镜、X射线衍射分析及X射线荧光分析表征反应前后的钢渣,结果表明反应后钢渣的CaO及FeO含量均下降.自由基淬灭实验结果表明体系中同时存在O2^-,SO4^-和OH 3种活性氧物种,对BPA降解的贡献分别占68.97%,9.52%和21.51%.在自来水中由于含有HCO^3-水解过程而使降解效率升高,在市政废水出水中由于其他有机污染物对活性氧物种的竞争湮灭而使降解效率降低.机理推断认为,钢渣活化K 2S 2O 8体系中,自由基的生成由两类反应共同实现,除碱活化过程外还包含少量的氧化亚铁催化过程.LC/MS结果表明BPA的降解产物主要包括二羟基的醌及羧酸类物质.

无碱活化的生物质衍生碳:一种适应于多种金属离子的电容脱盐电极材料

电容脱盐是一项绿色环保、低成本、低能耗的新技术,其中,研发高性能的电极材料是该技术的关键所在。本工作以低成本的生物质为原料,采用无需强碱或熔融盐等活化剂的绿色方法制备了介孔生物质衍生碳(NC),制备过程使用的化学试剂均可回收并能再次使用,符合当下绿色发展的理念。将制得的衍生碳作为电极材料应用于电容脱盐领域,研究结果表明,生物质衍生碳中丰富的杂原子缺陷和表面官能团赋予其优异的亲水性和赝电容特性。高通透介孔结构的生物质衍生碳不仅能够有效脱除盐水中的NaCl(在1.2 V的电压下,NC对NaCl的吸附量可以达到49.3 mg·g^(-1)),而且对Cr^(3+)、Co^(2+)等金属盐离子也有很好的脱除效果(在20 min内可脱除78.8%盐离子)。本研究可为电容脱盐领域电极碳材料的制备提供一种绿色和谐的方案。

碱活化过硫酸钠和硫酸亚铁活化过碳酸钠工艺降解地下水总石油烃

采用碱活化过硫酸钠(PS)和硫酸亚铁(Fe(Ⅱ))活化过碳酸钠(SPC)两种工艺分别降解地下水中的总石油烃,考察了两种氧化工艺对地下水中TPHs的降解效果并分析了降解特点的异同。结果表明:碱活化PS工艺中药剂投加量的提高和反应时间的延长有利于TPHs降解效果的提高,Fe(Ⅱ)活化SPC工艺中TPHs的降解更加迅速,但延长反应时间难以提高TPHs降解效果;在两种氧化工艺中,消耗相同药剂量时,地下水中TPHs浓度越高,氧化剂利用效率最高;两种氧化工艺对不同浓度TPHs各碳段组分(C10-C16、C17-C28、C29-C36)的降解率不同。

碱活化过硫酸盐降解土壤中石油烃类技术研究

过硫酸盐化学氧化技术是有机污染场地修复所使用的主流方法之一,但在使用过程中难免会对土壤产生二次污染。碱活化过硫酸盐氧化技术在有机污染土壤修复中应用广泛,其有机物降解效率较单一活化方式高。本文以某污染场地内污染土为依据,通过实验分析投加不同百分比的过硫酸盐,分析研究碱活化过硫酸盐对土壤中总石油烃(TPH)的去除率,并进一步分析其对不同链长的石油烃的去除效率。