磷基阻燃水性聚氨酯的制备与性能研究

为了解决传统水性聚氨酯(WPU)阻燃剂稳定性差、阻燃效果不佳、影响基体力学性能等问题,以双酚芴(BPFL)和苯基膦酰氯(BPOD)为原料合成了一种新型磷基阻燃剂(FHPLC),并将其作为扩链剂,合成了系列本征型磷基阻燃水性聚氨酯(FHWPU)。通过核磁共振波谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、UL-94垂直燃烧测试仪、零锥量热计、附着力测试仪等对FHPLC和FHWPU的结构、耐热性、阻燃性以及应用性能进行考察并探究了其阻燃机理。结果表明成功制备了FHPLC,并以不同含量的添加量获得了系列FHWPU薄膜。随着FHPLC含量的不断增加,FHWPU薄膜的力学性能、耐热性、阻燃性均逐渐增加,且均具有优异的应用性能。

磷基材料修复铅锌矿山重金属污染研究进展

铅锌矿是典型的有色金属矿,铅锌矿的开采很容易产生重金属的污染。针对开采过程中形成的Pb、Zn、Cd、Cu等污染,磷基材料对其有很好的修复效果。文章对修复铅锌矿重金属污染的磷基材料进行了较为系统的总结。按照磷基物质来源,主要划分为天然物质和人工制剂两大类。磷基物质修复Pb的机制有吸附、表面络合以及形成沉淀等,以沉淀作用为主;修复Cd的机制主要为表面络合和共沉淀,较高的pH值使Cd更易形成沉淀;修复Zn、Cu、Ni的机制主要以表面配位、离子交换和生成非晶体物质为主。磷基材料修复铅锌尾矿重金属的影响因素非常多,影响方式也很复杂,包括各种阴阳离子、pH值、含磷物质的形态和用量、重金属的形态和初始浓度等。各影响因子对不同磷基物质修复效果的影响具有复杂性,这跟磷基物质的多样性,性质差异大有关。目前,磷基物质修复铅锌矿重金属污染的研究仍在理论探索层面,实际应用方面略显不足。未来需要对修复效果的影响因素及微界面过程进行进一步的研究,并加强实际应用推广。

复合氮磷基木质材料阻燃剂的研究

该文采用共缩聚与共混方法,使用三聚氰胺、三聚氰胺甲醛树脂预聚体、硼酸锌,对氮磷基(BL)阻燃剂进行改性研究,制备出新型的复合氮磷基木质材料阻燃剂,并将其应用于刨花板制备。通过测定阻燃刨花板的静曲强度、内结合强度、甲醛释放量及氧指数,研究了该阻燃剂对阻燃刨花板的理化性能和阻燃性能的影响规律,并对复合阻燃剂进行了热重分析。结果表明:三聚氰胺、三聚氰胺甲醛树脂预聚体改性BL阻燃剂,能够有效保证刨花板的力学性能、降低甲醛释放量;硼酸锌改性BL阻燃剂显示出优良的阻燃效果。

模拟酸雨对磷基材料稳定化土壤Cu、Cd、Pb和P活性的影响

为了研究酸雨淋溶前后不同磷基材料对土壤重金属稳定化的影响,通过室内土柱淋溶实验,考察不同pH值酸雨淋溶前后磷酸二氢钾(PDP)和羟基磷灰石(HAP)稳定化重金属污染土壤pH值、重金属和P有效活性的变化。结果表明:PDP和HAP增加了土壤pH值和速效P含量,降低了土壤有效态Cu、Cd和Pb含量,促进了重金属由活性态向非活性态和潜在活性态转化,但pH=3.5的酸雨使PDP和HAP处理土壤pH值降低0.45和0.47,且酸雨淋溶降低了PDP处理速效P含量,提高了土壤有效态Cu和Cd含量;酸雨淋溶使HAP处理土壤总Cu含量和CK处理总Cd含量分别降低14.5%～15.9%和20.4%～26.5%,但增加了HAP和PDP处理离子交换态Cu和Pb含量;PDP和HAP处理显著增加了土壤总P、树脂P、HCl结合态P和残渣态P含量,但酸雨淋溶降低了PDP处理总P和树脂P含量,显著增加了HAP和PDP处理土壤稳定态P含量(P<0.05)。模拟酸雨作用下HAP较PDP处理对Pb和Cd具有更好的稳定化效果和更低的P释放风险,具有更好的应用潜力。

镍磷基纳米SiC-PTFE化学复合镀层性能研究

详细介绍了镍磷基纳米SiC-PTFE化学复合镀层微观组织结构、微观硬度、耐磨性、耐腐蚀性试验方法和试验过程,并对镀层微观结构、硬度和耐磨性、微观摩擦磨损机理、耐腐蚀性试验结果进行对比分析和研究。结果表明,镍磷基纳米SiC-PTFE化学复合镀层相对其它镍基镀层具有优异的耐磨、减磨和耐腐蚀性能。

钙-磷基生物陶瓷材料的研究

本项研究提供了制取生物活性钙-磷基生物陶瓷材料的重要方法。对比人体骨分析了这种材料的相结构。检测了这种材料的力学性能,研究和讨论了成份和成材工艺条件对材料相结构、微观组织及抗弯,抗压强度等诸因素的作用。并对该材料进行了部分实验和动物实验,以考核该材料的生物学特性。

降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤稳定性的影响研究

通过模拟加速老化实验和土柱淋溶实验,探究降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤效果稳定性的影响。结果表明:模拟降雨加速老化对土壤中有效镉含量的影响不显著,但是加速老化12 a后,土壤中有效铅由(2.74±0.35)mg/kg增加到(3.66±0.39)mg/kg(模拟自然降雨)和(3.59±0.19)mg/kg(模拟酸雨)。在添加磷基材料的土壤中,模拟降雨加速老化后,镉和铅有效性变化不显著。在土柱淋溶实验体系中,模拟4个月降雨当量的酸雨淋溶后,所有处理组的滤出液镉离子和铅离子始终低于0.1μg/L。对照组的表层(0~5 cm)土壤pH显著低于其他剖面层;不同剖面层土壤的镉、铅有效性和赋存形态变化较小,5~10 cm剖面层土壤的酸可溶态镉比例高于表层土壤。在添加磷基材料F、F700的处理组中,土壤pH、镉和铅的有效性与赋存形态在垂向上大多不存在显著差异,但底层(10~15 cm)土壤的酸可溶态镉和铅比例高于其他剖面层。综上所述,磷基材料能够有效固持土壤中镉和铅,削减降雨对重金属的活化-释放作用。

密封柱塞镍磷基纳米SiC-PTFE复合镀研究

柱塞尤其是大型柱塞的表面处理对于柱塞使用效果影响巨大。文中对柱塞表面处理采用镍磷基纳米SiC-PTFE复合镀的复合镀层进行试验研究,简要介绍了研究采用的试验设备、方法和工艺流程,重点对镀层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行了研究,最后得出该镀层适于柱塞的表面处理的结论。

磷基环境生长的植物对土壤重金属污染修复研究

不同磷基环境(TSP、PR、TSP和PR1∶1混合及空白)下生长的小白菜和芥菜对土壤中铅污染的修复试验结果表明,对比空白组,磷基条件下的蔬菜体内铅含量及土壤中残留态铅含量均不同程度的降低;经过TSP处理的小白菜和P+T处理的芥菜地上部分降低最多,分别为43.8%和53.4%。植物生长过程中其他离子的协同作用及有机态铅的大量积累导致概况铅的含量较空白组大。结果还表明,在磷含量充足的条件下,TSP处理能有效降低生物和土壤铅毒性,对铅的修复具有重要的作用。

磷基生物炭对含Pb^(2+)废水的吸附特性研究

以污泥与含磷试剂(磷酸二氢钾、磷酸二氢钙)为原料制备磷基生物炭(BC600、BC650)并用于废水中Pb^(2+)的去除。通过单因素静态吸附实验分别研究了吸附剂添加量、含Pb^(2+)废水初始p H、浓度和吸附时间等对BC600和BC650吸附水中Pb^(2+)的影响。结果表明,含Pb^(2+)废水初始p H显著影响BC600和BC650的吸附效率,在p H=5时,BC600和BC650的吸附量分别为37 mg/g和10 mg/g。吸附动力学和吸附等温模型拟合结果表明BC600符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,BC650符合一级动力学模型和Freundlich吸附等温模型。结合XRD与SEM分析,BC600和BC650对Pb^(2+)的吸附过程包含物理-化学吸附协同作用,其中BC600以化学吸附为主,BC650以物理吸附为主。

新型无机磷基阻燃剂的研究进展

以黑磷基阻燃剂为代表的纳米级新型无机磷基阻燃剂,在极低的添加量下即可实现高分子材料的阻燃性能和机械性能的同步提高,表现出良好的应用前景。综述了新型无机磷基阻燃剂的研究进展,重点介绍了黑磷基阻燃剂的功能化策略、制备工艺、阻燃机理和应用进展,最后对发展趋势进行了展望。总结并评述了黑磷制备所用的超声剥离、球磨剥离、电化学插层剥离等纳米化工艺和利用阻燃有机/无机物质对黑磷进行共价或非共价的修饰策略,对比分析了溶液共混、熔融共混、原位聚合、涂层等复合制备工艺的利弊,归纳了黑磷基阻燃剂的结构与性能之间的基本规律,提出了今后在科学创新和工程突破两方面的研究重点。

新型磷基固化剂固化稳定化电镀工业污染黏土现场试验研究

针对某电镀工业重金属污染黏土固化稳定化修复工程开展了现场试验研究,分析养护1d、7d、28d后固化黏土的重金属浸出毒性、酸碱度(pH)、干密度(ρd)、贯入指数(DCPI)及回弹模量(EPFWD)等特性,并与水泥(PC)固化黏土进行比较,研究新型磷基固化剂SPC固化污染黏土的工程和环境特性。结果表明,SPC和PC能显著降低污染黏土重金属的浸出浓度,并满足地下水IV类质量标准(GB/T14848—2017)的限制要求;相同龄期下SPC固化黏土的重金属浸出浓度低于PC固化黏土。SPC和PC能改善固化黏土的酸碱度,SPC固化黏土的pH值低于PC固化黏土;养护28d后,固化剂SPC和水泥固化黏土的pH分别为7.99和9.76。SPC和PC能显著提高污染黏土的强度和动态回弹模量,而SPC固化黏土的强度和动态回弹模量低于PC固化黏土。

磷基钙盐对玉米秸秆燃烧过程中颗粒物排放特性的影响

秸秆生物质燃烧通常产生较多的粉尘颗粒物,限制了其在燃烧供热和发电领域的应用。为研究磷基钙盐对生物质燃烧颗粒物排放特性的影响,使用固定床燃烧系统并结合低压冲击颗粒物收集装置(DLPI),研究3种磷基钙盐(CaHPO4、Ca(H2PO4)2、Ca3(PO4)2)对玉米秆燃烧颗粒物排放特性的影响。使用X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence,XRF)以及X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)等分析检测手段,对灰分的化学及晶相组成进行分析。研究发现3种添加剂均在不同程度上降低了颗粒物总量PM10,特别是PM1的排放量。当P/K物质的量比为1时,Ca(H2PO4)2的减排效果优于CaHPO4和Ca3(PO4)2,减排PM1最高可达51.93%,减排PM1044.09%。分析表明颗粒物减排机理主要为磷基钙盐与生物质灰中钾盐反应生成高熔点的KCaPO4,K2CaP2O7,Ca9MgK(PO4)等磷酸盐,有效减少了钾盐向烟气中的释放和细颗粒物的形成。综合考虑经济性和减排效果,建议按照P/K物质的量比等于1的比例在玉米秆生物质中添加磷酸二氢钙或磷酸一氢钙,以此减少颗粒物排放。研究结果可为玉米秸秆燃烧过程中颗粒物排放控制提供理论支撑。

磷基负极材料在金属离子电池中的现状与趋势

新能源汽车的高速发展,对电池材料的能量密度提出更高的要求。磷由于具有比容量高、倍率性好、资源丰富、价格低廉等特性而被视为最具潜力的金属离子电池负极材料之一。针对磷基负极材料在电化学循环过程中存在的体积膨胀率大、循环性能差、导电性差等缺点,将磷与不同材料复合可以提升其电化学性能。本文重点综述了红磷与不同碳材料的复合,复合材料的制备方法、结构设计以及每种复合材料对电化学性能的影响、每种材料的不足及改进措施:天然多孔碳与红磷结合既可保证材料的电化学性能又可控制材料的成本,逐渐成为一种趋势。接着,综述了以红磷为原料制备不同金属磷化物的研究进展,包括不同金属磷化物的晶体结构、制备方法、电化学循环过程中的氧化还原机制以及每种金属磷化物的研究意义:不同金属磷化物用在合适的特定工作环境下可以取得事半功倍的效果。最后,对磷基材料在金属离子电池中的应用前景进行了展望:研究过程以密度泛函理论、第一性原理等手段指导磷基材料的设计,采用真空和超重力等方式对红磷转化加以控制,最终实现对磷基材料大规模、低成本、高安全的应用。

离子电池中磷基负极材料的研究进展

磷因理论储锂储钠比容量高、倍率性能好,被认为是一种极具发展潜力的离子电池负极材料。近几年磷基材料在锂离子、钠离子电池负极上的应用研究取得了实质性的进展。综述了磷基材料作为离子电池负极材料的研究进展,包括磷单质、磷/碳复合物及金属磷化物;分析了磷基材料作为离子电池负极材料的特点及存在的问题,并提出对其进行无定形包覆和非晶化处理是解决问题的最佳手段;简述了电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯对磷基负极材料电化学性能的影响;展望了磷基负极材料在能源方面的发展前景。

磷基改性生物炭的制备及对重金属Pb(Ⅱ)的吸附

水体重金属污染对自然环境和人体健康造成了极大的危害,开发新型污染治理材料具有重大意义。本研究以玉米秸秆、牛粪粉末、小麦秆和麦穗为原料,以羟基磷灰石(HAP)和磷酸二氢钾(KH_(2)PO_(4))为改性剂,采用浸渍-热解法制备生物炭,并探讨了生物炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明,磷基改性生物炭相比未改性生物炭对铅的吸附容量显著提高,KH_(2)PO_(4)改性玉米秸秆-牛粪生物炭对铅的吸附量较未改性增加了394.6 mg/g,提高了478.0%;HAP改性麦穗生物炭对铅的吸附量较未改性增加了507.9 mg/g,提高了997.7%;玉米生物炭原料中添加牛粪可显著提高改性生物炭对铅的吸附能力,相对于未添加,HAP和KH_(2)PO_(4)改性玉米秸秆-牛粪生物炭的铅吸附量分别增加了210.6,177.1 mg/g,提高了140.0%和59.1%。本研究制备的KH_(2)PO_(4)改性玉米秸秆-牛粪生物炭和HAP改性小麦生物炭对铅均表现出较强的吸附效果。

磷基材料对铅酸蓄电池污染场地土壤铅的稳定化研究

运用不同磷基材料对铅酸蓄电池污染场地土壤进行稳定化修复,通过毒性特征浸出测试、简单生物提取测试和效果—成本分析确定适用于铅酸蓄电池污染场地的磷基材料,并采用MINTEQ化学平衡模型模拟磷基材料添加后土壤中铅赋存状态的改变、识别土壤中铅的迁移受控相。结果表明:(1)优选的3种磷基材料(磷酸二氢钾(KP)、磷酸二氢钾+轻烧氧化镁(KPM)和磷酸二氢钾+贝壳粉(SKP))对铅的稳定率高于92%,可使铅的生物可给度降低幅度达到12百分点以上,修复成本为65~180元/t。(2)3种磷基材料可明显降低土壤中Pb^2+活度。KP和SKP添加后土壤中铅的迁移性主要受Pb5(PO4)3Cl控制;KPM添加后土壤中铅的迁移性主要受Pb5(PO4)3OH和Pb5(PO4)3Cl控制。

基于同位素标记和连续提取法研究磷基材料对土壤铅的钝化行为

通过同位素标记手段,并结合Tessier连续提取法,研究贝壳粉、磷酸氢二铵、羟基磷灰石以及这3种磷基材料的复合钝化剂对土壤Pb的钝化行为及其作用机理。结果发现,土壤中所有Pb形态都可被外加的富集^(206)Pb同位素标记,但其中残渣态Pb较难与富集同位素交换,表明残渣态Pb在土壤中稳定性较强。添加磷基钝化剂(除羟基磷灰石外)后,土壤pH值均显著提高(P<0.05)。所有钝化剂能使土壤有机质含量和阳离子交换量显著升高(P<0.05)。通过对^(206)Pb的监测,发现磷基钝化剂对水溶态(磷酸氢二铵除外)、可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb均有显著的钝化作用(P<0.05),其中复合钝化剂和磷酸氢二铵对可交换态Pb的钝化率可分别达到93.3%和89.7%,且磷基钝化剂可导致有机质结合态和残渣态中Pb的含量显著升高(P<0.05)。此外,通过Visual MINTEQ模型计算表明,复合钝化剂和磷酸氢二铵可通过产生氯磷酸盐等4种铅磷酸盐而有效降低土壤Pb^(2+)的活度,达到钝化的效果。

磷基生物炭对重金属的吸附效果及其环境风险分析

土壤重金属污染是近年来的研究热点,研究表明,含磷物质和生物炭均能降低土壤重金属污染程度,但是两者的结合对土壤中不同重金属的吸附效果及其潜在风险则鲜有关注。基于此,该文综述了磷基生物炭的制备方法,分析了磷基生物炭对不同重金属固定效果的影响因素,阐述了磷基生物炭固定重金属过程中可能存在的环境风险,并提出了在磷改性生物炭基础上负载金属氧化物的建议,以期为治理土壤重金属污染提供参考。

钠离子电池磷基负极材料研究进展

钠离子电池作为一种新型的能源储存技术得到越来越多的关注,尤其是在大规模储能领域具有明显的优势,有望部分取代锂离子电池。钠离子电池磷基负极材料具有高的理论容量和合适的储钠电位,因而受到广泛关注。但部分磷基材料导电性差和循环过程中体积变化大,使得其在产业化应用方面仍面临着严峻的挑战。本文针对磷基钠离子电池负极材料的研究进展,对红磷、黑磷、磷烯、金属磷化物的储钠机理、研究现状、改进策略进行了总结。目前,钠离子电池磷基负极材料的研究主要集中在导电材料复合和限域结构设计。另外,保护性/导电性涂层包覆、元素取代/掺杂改性、新型电解液的使用以及测试电化学窗口的调控也可改善磷基钠离子电池负极材料的电化学性能。富磷相的制备、储钠机理的确定、先进的检测技术和计算模拟的运用、电池配套组分和全电池的研究是未来金属磷化物钠离子电池负极材料的研究方向。