钠基蒙脱石狭缝中CH_(4)-CO_(2)竞争吸附与CO_(2)埋存

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH_(4)超额吸附量先增加后减少,并在11~12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH_(4)超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH_(4)超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH_(4)在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH_(4)在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH_(4)的作用类型为物理吸附。CO_(2)的驱替效率随CO_(2)初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO_(2)埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO_(2)与CH_(4)竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。

钠基吸收剂在垃圾焚烧烟气中脱酸失活热力学研究

为探究钠基吸收剂(NaHCO_(3)和Na2CO_(3))在垃圾焚烧烟气中脱酸失活热力学机理。采用HSC Chemistry 6.0热力学数据库对钠基吸收剂在垃圾焚烧烟气中失活热力学进行了模拟计算,分析了在100~200°C的温度范围内可能存在的化学反应,并比较了各气体组分的热力学主导反应。结果表明,酸性气体HCl、SO_(2)和HF均能使钠基吸收剂失活,其中,SO_(2)对Na2CO_(3)的失活影响最大。体系中共存O_(2)或H2O时,不会对NaHCO_(3)的脱酸产生影响,但O_(2)会参与Na2CO_(3)的脱硫和脱氮过程,H2O会参与Na2CO_(3)的脱碳过程。

酸性矿山废水对钠基膨润土渗透性的影响

钠基膨润土在环境岩土工程中被广泛应用,是垂直阻隔墙等防渗屏障的主要防渗材料。本文通过沉淀试验、自由膨胀试验和改进滤失试验对比了4种钠基膨润土在酸性矿山废水中的分散性、膨胀性和渗透性的差异。其中,改进滤失试验探究了滤失压力和酸性废水浓度对膨润土渗透系数的影响,钠基膨润土在酸性废水中的渗透系数相比去离子水中提高了2~3个数量级,而在50~150kPa范围内,渗透系数随滤失压力的提高逐渐降低,但提高滤失压力仍不足以抵消酸性废水的劣化作用。本文通过扫描电镜试验、X射线衍射试验和滤出液化学成分测试探究了酸性废水对钠基膨润土的劣化机理,得到结论:酸性废水对钠基膨润土的劣化作用包括离子交换和矿物溶解。其中,离子交换主要为酸性废水中三价阳离子(Fe3+为主)置换膨润土蒙脱石中一价阳离子(Na+为主)的过程;矿物溶解主要是酸性废水的强酸性导致蒙脱石中的Na被转化为离子的形式而使蒙脱石结构发生破坏的现象。通过对比4种钠基膨润土的微观试验结果得到了4种钠基膨润土的劣化机理差异,并归纳了影响劣化作用差异的关键因素。

改性氢氧化镁与钠基膨润土复合抑烟沥青相容性研究

为了解决抑烟沥青中氢氧化镁相容性较差的问题,用铝酸酯偶联剂对氢氧化镁进行湿法表面改性,并复配钠基膨润土增强其抑烟性能。通过沥青烟气测定装置和三大指标实验确定抑烟沥青的最佳掺配比例;通过扫描电子显微镜实验和傅里叶红外光谱实验对复合抑烟沥青的微观机制进行分析;最后通过粒径分析、荧光显微镜实验、分散性比较和离析实验对氢氧化镁的改性效果进行评价。结果表明:改性氢氧化镁与钠基膨润土有协同抑烟效果,复合抑烟沥青的相容性更好,相较氢氧化镁/钠基膨润土抑烟沥青,抑烟率提高了2.9%,延度增大了2.5 cm,储存48 h后的软化点差减小了0.4℃。改性氢氧化镁与钠基膨润土复合抑烟沥青的相容性和各项路用性能相较各自单掺均得到较大提升。

钠基蒙脱土改性聚丙烯酸树脂基吸附剂的制备与性能

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为共聚单体,钠基蒙脱土(Na-MMT)为改性剂,采用反相悬浮聚合法,制备钠基蒙脱土改性聚丙烯酸树脂基吸附剂。在钠基蒙脱土用量为单体总质量的6%,温度75℃,单体比例AA∶AM为4∶1(质量比),搅拌速度350 rpm,引发剂(APS)用量为单体总质量的1%和交联剂(MBA)用量为单体总质量的0.25%的优化条件下,所制备的钠基蒙脱土改性聚丙烯酸树脂基吸附剂对重金属离子Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附量分别为292.6 mg/g和178.9 mg/g。

钠基蒙脱土对水分子吸附机理的第一性原理计算

钠基蒙脱土吸水膨胀是造成深部巷道中软岩膨胀的主要原因。为了解决钠基蒙脱土吸水膨胀带来的工程安全问题,本文基于量子力学的第一性原理,利用材料模拟软件VASP计算模拟钠基蒙脱土对水分子吸附的机理,并研究吸附能、弹性常数与吸附量之间的关系。计算结果表明:钠基蒙脱土层间吸附水分子之后,体积主要是沿着c轴方向膨胀,体系吸附能与吸水量总体成线性正相关的关系。随着钠基蒙脱土层间水分子吸附量的增多,弹性常数C_(11)、C_(22)、C_(33)大于其他弹性常数,且C_(33)明显大于C_(11)、C_(22)。此外,钠基蒙脱土的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E都随吸水量的增加而减小。该计算结果为解决钠基蒙脱土相关的工程安全问题提供了理论指导。

钠基蒙脱土吸附二氧化硫的第一性原理计算

为了探索黏土矿物对污染气体的吸附作用,以钠基蒙脱土吸附二氧化硫气体分子为例,基于量子力学的第一性原理方法,利用VASP软件模拟计算钠基蒙脱土对SO_(2)气体分子的吸附机理,得出了吸附能、弹性常数与SO_(2)吸附量的关系。结果表明:在表面吸附过程中,钠基蒙脱土的top位和bridge位是SO_(2)气体分子的稳定吸附点位,SO_(2)分子被吸附后其S—O键长从1.78?减小到1.44?,O—S—O键角从119.50°减少到115.31°,而蒙脱土模型的原子键长没有明显变化;在层间吸附过程中,随着SO_(2)分子吸附量的增加,吸附能逐渐减少,蒙脱土模型的体积和c轴方向与SO_(2)吸附量成线性。弹性常数的计算结果表明,随着SO_(2)分子吸附量的增加,蒙脱土弹性常数C_(33)的变化幅度最大,降低了142.27 GPa。钠基蒙脱土结构的体积模量、剪切模量和杨氏模量都随着SO_(2)分子吸附量的增加而减少。

氯盐溶液对钠基膨润土垫层膨胀性能的影响

在废弃物渗透液中,复杂的化学物质能影响钠基膨润土垫层的吸水膨胀性能,研究不同价态及浓度的氯盐溶液对膨润土膨胀指数的影响,探究pH值及温度对膨润土膨胀性能的影响,利用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对氯盐溶液处理后的膨润土进行表征分析。试验结果表明,高价态高浓度的氯盐溶液对膨润土的膨胀性能起抑制作用,膨胀指数最低为5 mL/2 g;单价态低浓度的NaCl溶液对膨润土的膨胀性能起促进作用,膨胀指数最高达到56 mL/2 g。XRD测试表明,氯盐溶液处理后的膨润土层间距由12.512A下降到11.856A;SEM测试分析发现,高价态氯盐溶液中的膨润土形貌由规则鳞片状转化为无规则絮凝状。在氯盐溶液浓度为0.04 mol/L、pH值为9及温度为90℃的条件下,膨胀指数提升近50%。在0.01 mol/L NaCl溶液、0.02 mol/L NaCl溶液和0.01 mol/L CaCl_(2)溶液中,膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合Fickian扩散模型,表明溶液水分子扩散速率小于膨润土凝胶态部分松弛速率。其他浓度氯盐溶液中,膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合non-Fickian溶胀过程,溶液水分子扩散速率与膨润土凝胶态部分松弛速率大致相同。

插层改性对钠基蒙脱石湿效应的影响分析

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和浓盐酸为改性剂,采用离子交换法对钠基蒙脱石进行插层改性。采用X射线衍射仪和氮吸附技术对钠基蒙脱石的层间距、比表面积、孔隙结构等进行表征测试,利用等温吸放湿法测试样品的吸湿性能,并进行理论计算。结果表明,CTAB与浓盐酸能够进入到蒙脱石的层间,发生阳离子交换反应,改性后钠基蒙脱石的层间距增加到1.910 nm,同时浓盐酸能够改善钠基蒙脱石的孔隙结构,使其比表面积由3.542 m^(2)/g增加至13.192 m^(2)/g。改性后蒙脱石的吸湿性能得到改善。在中高相对湿度下,钠基蒙脱石的吸湿量主要由中孔范围内的孔隙率决定,相对湿度为97.30%时,吸湿量达到0.0845 g/g。

片层钠基蒙脱土调控炭黑对天然橡胶/丁苯橡胶纳米复合材料性能的影响

采用乳液共混法先制备天然橡胶(NR)/片层钠基蒙脱土(Na-MMT)、丁苯橡胶(SBR)/Na-MMT和NR/SBR/Na-MMT母胶,再制备得到相应的NR/SBR/Na-MMT纳米复合材料,研究Na-MMT对NR/SBR/Na-MMT纳米复合材料的微观形貌、物理性能和耐磨性能的影响。结果表明:采用NR/Na-MMT母胶共混法制备的NR/SBR/Na-MMT纳米复合材料中Na-MMT的分散效果最好,剥离状态的Na-MMT占比最大,炭黑的分散明显改善,片层Na-MMT可在一定程度上调控炭黑在NR/SBR/Na-MMT纳米复合材料中的偏析行为;该橡胶纳米复合材料的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率最大,阿克隆磨耗量最小(0.177 cm^(3)),磨耗表面沟壑最浅,耐磨性能最佳。

钠基蒙脱土协效阻燃、抑烟环氧树脂

以焦磷酸哌嗪(PPAP)为阻燃剂、钠基蒙脱土(MMT)为协效剂,制备了阻燃环氧树脂(EP)材料,并对材料的阻燃、热降解及成炭性能进行了分析。当单独添加6%PPAP时,材料在垂直燃烧测试时达到了UL 94 V-0级。以MMT为协效剂,当PPAP与MMT的质量比为96:4时,材料的协同阻燃作用达到最佳,当阻燃剂总添加量为5%时,材料达到了UL 94 V-0级,极限氧指数为28.5%。锥形量热测试表明,与EP/PPAP体系相比,MMT的加入显著降低了材料的热量并且减少了烟气的释放,总烟释放降低了13.6%,同时促进了材料成炭,残炭量提高了55.7%。炭层的强度得到了提高,更多的可燃物滞留在凝聚相中,提高了材料的阻燃效率及火安全性能。

基于钠基膨润土的灌浆材料的试验研究及应用

为同时实现注浆堵水和加固效果,以钠基膨润土和硅酸盐水泥为主要原料,制备了柔性钠基膨润土-水泥灌浆材料,通过试验得出了该灌浆材料的最佳配比;在上述灌浆材料中添加水玻璃可以调节凝胶时间,通过试验得出添加水玻璃的灌浆材料的最佳配比。前者适用于轨道交通等的变形缝及对强度要求不高的防渗漏工程,后者适用于需要较快止水且需要一定强度的渗漏部位的治理。

应用于储热领域的混合钠基废盐热物性分析

近年来工业废盐的堆积量剧增引发一系列环境问题。废盐的处置方法已成为制约废盐资源化利用的瓶颈。针对以NaCl和Na_(2)SO_(4)为主要成分的工业废盐(杂质离子包含钙、镁、钾等金属离子),本工作提出利用钠基废盐作为储热材料的处置思路并对其热性能进行分析。采用分子动力学方法,分析废盐中主要杂质对钠基盐体系热物性影响。进一步通过高温熔融法制备二元钠基共晶盐NaCl-Na_(2)SO_(4),分别添加质量分数为1%和5%的KCl模拟含有微量K^(+)废盐,研究其对混合盐热物性影响。结果表明K^(+)对钠基盐的热物性有显著提升,含有1%和5%KCl的混合钠基盐相比二元钠基共晶盐的相变潜热分别提高了64%和60%,导热系数提高了2~3倍。K^(+)的存在有利于废盐热物性改善,为该类固废资源化利用提供了途径。

不同干燥方式对钠基蒙脱石吸附雌酮的影响研究

为了探明2种干燥方法对钠基蒙脱石吸附的影响及机制,通过冻干和110℃烘干方式分别制备钠基蒙脱石并作为吸附剂,以雌酮(E1)为吸附质,考察2种不同干燥方式下制备的钠基蒙脱石对E1的等温吸附和吸附动力学,并分析pH值对吸附的影响。结果表明,冻干钠基蒙脱石比表面积和孔容积均大于烘干钠基蒙脱石,2种处理方式对钠基蒙脱石官能团影响较小。吸附动力学结果显示,2种蒙脱石对E1均具有较快的吸附速率,冻干钠基蒙脱石45 min达到吸附平衡,烘干钠基蒙脱石20 min达到吸附平衡。其中,冻干钠基蒙脱石符合拟一级动力学方程,烘干钠基蒙脱石符合拟二级动力学方程。吸附等温线结果表明,冻干钠基蒙脱石对E1的吸附亲和力明显高于烘干钠基蒙脱石。pH值对2种钠基蒙脱石吸附E1的影响相似,pH呈强酸性或碱性均不利于钠基蒙脱石对于E1的吸附,pH值为6左右时吸附效果最好。

聚丙烯酰胺(PAM)与聚羧酸减水剂(PCE)在钠基蒙脱石(MMT)表面吸附的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟技术探究了乙醚和丙酸钠分子,在含水率(质量分数)分别为4.87%和9.74%的单层蒙脱石(MMT)界面中的吸附情况。研究发现,丙酸钠中羧基氧原子与基体的结合更为强烈,吸附能约为乙醚的4~8倍。水分子对MMT基体与有机物的结合有重要影响,随着含水率增加,丙酸钠与MMT表面吸附作用减弱,而乙醚的吸附作用随着含水率的增加而增加。这种作用与有机物种类、有机物结合位点和含水率有关。从原子尺度揭示了MMT与减水剂,以及牺牲剂间相互作用的本质。

钠基和钙基脱硫剂在干法、半干法脱硫上的应用

从钠法、钙法在干法和半干法脱硫工艺的原理等方面进行了介绍,并对比了两者的应用效果,具有一定的节能减排的优势。

新型防渗材料钠基膨润土防水毯(GCL)在滹沱河生态修复三期工程(灵寿县)中的应用

钠基膨润土防水毯(GCL)作为新型防渗材料在水利工程中得到广泛应用。它具有整体稳定性好,抗变形强度高,施工操作简便,生态环保和永久防渗等性能,在滹沱河生态修复施工应用中收到了良好的防渗效果。此文阐述防水毯的防渗机理和施工工艺,并对施工应用中注意事项给予特别介绍,为今后防水毯的使用技术起到指导作用。

某钠基膨润土对水中铊的吸附及解吸试验

为了解钠基膨润土对水中铊的吸附及解吸规律,对经过钠化改性的膨润土进行了水中Tl^(+)吸附、解吸、再生膨润土再吸附试验。结果表明,经钠化改性的膨润土对水中Tl^(+)的吸附能力明显增强,温度、pH值、Tl^(+)溶液初始浓度、离子强度和固液比是影响其吸附性能的主要因素;吸附平衡后的膨润土可在酸性溶液及盐溶液中进行解吸,提高温度及采用超声波有助于提高解吸率,解吸率最高可达95%左右,解吸再生后的膨润土对Tl^(+)溶液仍有较好的吸附性能。

2D Mxene在钠基电池中的应用研究进展

钠基电池具有高理论容量、高能量密度和低成本的特点,在取代传统的锂基电池方面引起了极大的关注。但钠基电池也面临许多问题,包括高化学活性、反应动力学缓慢、中间体的溶解/穿梭以及严重的金属钠枝晶生长等,这些严重限制了钠基电池的发展和进一步的商业化。MXene因具有优越的二维(2D)形态、机械柔韧性、优异的导电性、可调节的表面特性和大表面积等,被认为是解决上述问题的有希望的候选者。

钠基膨润土胶质价测试方法探究

为了解决钠基膨润土矿分析测试中出现的胶质价高不易测试的问题,以内蒙古某矿区钠基膨润土为研究对象,测试了水量、取土量、氧化镁用量三个因素对钠基膨润土胶质价测试的影响。最佳测试条件为:取土量2.00g,氧化镁用量0.70g,水量100mL,静置时间24h。