粉煤灰基地聚合物研究进展综述
- 格式:docx
- 大小:28.48 KB
- 文档页数:3
浅谈粉煤灰基地质聚合物的发展进程及应用粉煤灰基地质聚合物(Geopolymer)是一种新型的无机聚合物材料,其由粉煤灰和碱性激发剂(如NaOH和Na2SiO3)通过碱激发反应制备而成。
粉煤灰是一种工业废弃物,具有高活性和硅酸铝化合物的特点,可作为主要原料用于制备地质聚合物材料。
粉煤灰基地质聚合物的发展进程可以追溯到20世纪80年代。
当时,澳大利亚学者Joseph Davidovits首次提出了地质聚合物这一概念,并研究了以粉煤灰为原料的聚合物材料制备方法。
随后,地质聚合物被广泛研究和发展,不断探索了不同的制备方法和应用领域。
粉煤灰基地质聚合物的制备方法主要有两种:热激发法和机械激发法。
热激发法将粉煤灰和碱性激发剂在高温下反应,形成聚合物凝胶体系;机械激发法则通过机械搅拌将粉煤灰和碱性激发剂激发反应,形成聚合物凝胶体系。
这两种制备方法各有优劣,可以根据具体需求选择适合的方法。
粉煤灰基地质聚合物具有很多优异的性能和应用特点。
它具有优良的耐酸碱性能,可以耐受酸碱环境的侵蚀,适用于各种腐蚀性介质的管道和容器材料。
它具有良好的绝缘性能,可以用作隔热材料和电气绝缘材料。
它还具有良好的抗压强度和抗冻融性能,适用于道路、桥梁和建筑材料。
粉煤灰基地质聚合物的应用领域广泛,主要包括建筑材料、耐腐蚀材料、环境修复材料和核燃料储存材料等方面。
在建筑材料中,地质聚合物可用于制备混凝土、砖瓦和隔热材料等。
在耐腐蚀材料中,地质聚合物可用于制备耐酸碱管道和容器等。
在环境修复材料中,地质聚合物可用于处理废水和废气等。
在核燃料储存材料中,地质聚合物可用于制备核燃料储存容器等。
粉煤灰基地质聚合物是一种具有广泛应用前景的新型材料。
通过不断的研究和发展,粉煤灰基地质聚合物的制备方法和应用领域将会更加丰富和多样化,为工程和环境领域提供更多的选择和解决方案。
粉煤灰的活性研究及进展论文粉煤灰的活性研究及进展摘要本文介绍了粉煤灰活性研究的进展,分析了粉煤灰的测定方法、活性的表现以及影响机理的相关研究。
粉煤灰是由水泥工业生产过程中形成的一种粉尘,其有效成分含量低,但有较高的氯离子含量,因此具有较强的活性特性。
本文介绍了对粉煤灰的活性特性的评价方法,包括热分析、重金属吸附实验、pH测定法以及X射线衍射分析等。
分析了粉煤灰活性影响因素,如氧化法、水热分解法、抗压法、高温处理法等。
本文综述了常见的粉煤灰利用技术,包括吸附剂的制备以及在水污染控制中的应用。
对未来粉煤灰活性研究及应用进展的展望也进行了讨论。
关键词:粉煤灰;活性;评价;技术1.绪论粉煤灰(简称PM棋牌)是水泥工业生产过程中形成的粉尘,其中含有大量的来源可持续的无机物,具有较低的有效成分含量和较高的氯离子含量,因此具有较强的活性特性。
PM棋牌的活性对于涉及活性物质的环境问题起着重要作用,特别是在水污染控制中的应用,因此,对粉煤灰的活性研究具有重要的意义。
2.粉煤灰的活性测定方法2.1 热分析热分析是运用热分析实验去评价活性物质性质的常用方法,能够较好的反映活性物质分解温度及活性期熔点等指标。
常见的热分析仪器有热重分析仪(TGA)、差热分析仪(DSC)、热悬浮仪(SFC)和热流通分析仪(HFA)。
2.2 重金属吸附实验重金属吸附实验法可以测定水溶液中的重金属离子,以及离子的吸附性能,是衡量水质中活性成分的一种便捷方法。
根据实验结果计算出的重金属吸附动力学和吸附热化学参数能够指导水质治理策略。
2.3 pH测定法pH是指溶液的酸碱度,也可以用来衡量水溶液中活性物质的含量。
pH值变化大的水溶液更容易吸附活性物质,因此使用pH测定法可以测量不同活性物质对粉煤灰的吸附性能。
2.4 X射线衍射分析(XRD)X射线衍射仪可以用来鉴定晶体的形状、结构和晶体组分,用来识别活性物质的分子构成。
X射线衍射分析用来检测粉煤灰中活性物质组成和数量,以及吸收特性,进而评价活性物质的影响程度。
粉煤灰建材资源化的研究进展粉煤灰是火力发电厂燃煤后产生的废弃物,含有大量的硅、铝、铁等元素,具有潜在的建材资源价值。
近年来,随着可持续发展和绿色建筑理念的深入人心,粉煤灰建材资源化已成为研究热点。
本文将综述国内外粉煤灰建材资源化的研究现状、方法、成果及应用前景,以期为未来粉煤灰建材资源化研究提供参考。
国内外研究者针对粉煤灰建材资源化开展了大量研究工作,主要集中在以下几个方面:粉煤灰基本性质研究:包括化学成分、物理性质、结构特征等方面的研究。
粉煤灰制备建筑材料研究:主要涉及制备烧结砖、蒸压砖、加气混凝土等建筑材料的研究。
粉煤灰复合材料研究:将粉煤灰与其他材料复合,制备高性能的复合材料。
粉煤灰环境影响研究:主要探讨粉煤灰建材资源化过程中产生的环境影响,包括粉尘污染、废水排放等方面的研究。
尽管已取得一定的研究成果,但仍存在以下不足之处:研究成果实际应用不足:目前大多数研究成果停留在实验室阶段,尚未大规模应用于实际生产。
环境影响控制不够完善:在粉煤灰建材资源化过程中,仍存在一定的环境污染问题,需要进一步加以控制和解决。
粉煤灰建材资源化的研究方法主要包括实验设计和数据分析。
实验设计包括原料选取、粉煤灰处理、配料比例、制备工艺等方面的研究。
数据分析涉及性能测试、化学分析、结构表征等方面的内容。
粉煤灰烧结砖的制备:研究者通过优化配料比例、烧结温度和时间等因素,成功制备出性能良好的粉煤灰烧结砖。
这些烧结砖具有高强度、耐久性和低成本等优点,可作为新型建筑材料推广应用。
粉煤灰加气混凝土的研发:通过引入适量的外加剂和激发剂,改善粉煤灰的活性,成功制备出粉煤灰加气混凝土。
这种混凝土具有轻质、高强、保温隔热等优点,在建筑领域具有广泛的应用前景。
粉煤灰复合材料的研究:将粉煤灰与废旧塑料、废玻璃等废弃物复合,制备出性能优于纯原料的复合材料。
这些材料可用于制造家具、电子产品等产品,实现废弃物的资源化利用。
粉煤灰环境影响的研究:针对粉煤灰建材资源化过程中可能产生的环境影响,研究者通过优化工艺参数、采用环保设备等方法,最大限度降低环境污染。
国内外粉煤灰制品研究现状综述粉煤灰是燃煤过程中产生的一种废弃物,由于其含有丰富的矿物质和特殊的物理和化学性质,被广泛应用于建筑材料和环境保护领域。
本文将对国内外粉煤灰制品的研究现状进行综述,旨在了解粉煤灰制品的应用前景和发展趋势。
一、国内粉煤灰制品研究现状近年来,国内在粉煤灰制品的研究与应用上取得了显著进展。
国内许多学者和研究机构对粉煤灰制品进行了深入的探索和研究。
在建筑材料领域,粉煤灰被广泛应用于水泥、混凝土、砌块、砖等制品中,以提高材料的力学性能和耐久性。
同时,在环境保护方面,粉煤灰在污水处理、废水处理和土壤修复等方面也发挥着重要作用。
1. 粉煤灰在建筑材料中的应用在水泥制品中,粉煤灰可以取代部分水泥,以改善材料的力学性能和耐久性。
研究表明,合理添加粉煤灰可以显著提高水泥制品的抗压强度、抗渗透性和耐久性。
此外,粉煤灰还可以用于制备混凝土、砌块和砖等材料,其应用效果也得到了广泛认可。
2. 粉煤灰在环境保护领域的应用粉煤灰在环境保护领域的应用主要体现在污水处理、废水处理和土壤修复方面。
粉煤灰被用作吸附剂、沉降剂和填料,可以有效去除水体中的有机物、重金属和悬浮物等污染物。
同时,粉煤灰还具有调节土壤pH值、改善土壤结构和提高土壤肥力的作用,被广泛应用于土壤修复工程中。
二、国外粉煤灰制品研究现状除了国内外,国外对粉煤灰制品的研究也取得了一定的成果。
在欧美等发达国家,粉煤灰制品已经应用于各个领域,并取得了显著的经济和环境效益。
在建筑材料领域,粉煤灰在水泥、混凝土、砌块等制品中的应用已经非常成熟,并且有相关的标准和规范进行支持。
另外,国外对粉煤灰制品的研究也在探索新的领域。
一些研究机构和企业在粉煤灰制备新材料、能源利用和环境保护等方面进行了深入研究。
例如,有学者将粉煤灰制备成高性能陶瓷材料,利用其良好的物理性能和化学稳定性开发高级建筑材料。
此外,粉煤灰也被应用于能源行业,用于制备燃烧剂、脱硝剂和吸附剂等。
《粉煤灰基地质聚合物陶粒的制备及吸附性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展,环境污染问题日益严重,其中水体污染已成为亟待解决的重大问题。
针对水体中重金属离子和有机污染物的治理,吸附技术因其高效、简单、低成本等优点受到了广泛关注。
而以粉煤灰为原料制备的基地质聚合物陶粒(简称陶粒)因具有较高的比表面积和良好的吸附性能,被广泛应用于水处理领域。
本文旨在研究粉煤灰基地质聚合物陶粒的制备工艺及其对水体中污染物的吸附性能。
二、材料与方法1. 材料本实验所使用的原材料为粉煤灰、碱性激发剂及其他添加剂。
所有试剂均购自正规厂家,无特殊要求。
2. 制备工艺(1)原料准备:对粉煤灰进行分类、筛选,去除其中的大颗粒和杂质。
(2)混合与成型:将粉煤灰与碱性激发剂及其他添加剂混合均匀,进行成型。
(3)干燥与烧结:将成型后的陶粒进行干燥处理,然后在高温下进行烧结,形成具有高强度和高比表面积的陶粒。
3. 实验方法(1)制备不同配比的陶粒样品,探究最佳制备工艺。
(2)采用重量法测定陶粒的吸附性能,以重金属离子(如Pb2+、Cu2+)和有机污染物(如苯酚)为研究对象。
(3)通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对陶粒的微观结构和性能进行表征。
三、结果与讨论1. 制备工艺优化通过调整粉煤灰、碱性激发剂及其他添加剂的配比,发现当粉煤灰与碱性激发剂的质量比为7:3,添加适量的添加剂时,制备得到的陶粒具有较高的强度和比表面积。
此时,陶粒的制备工艺为最佳。
2. 吸附性能研究(1)重金属离子吸附实验结果表明,粉煤灰基地质聚合物陶粒对Pb2+、Cu2+等重金属离子具有良好的吸附性能。
在一定的pH值和温度条件下,陶粒对重金属离子的吸附量随着初始浓度的增加而增加。
通过SEM和XRD分析,发现陶粒表面存在大量的活性位点,有利于重金属离子的吸附。
此外,陶粒的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,表明其吸附过程主要为化学吸附。
(2)有机污染物吸附粉煤灰基地质聚合物陶粒对有机污染物(如苯酚)也表现出良好的吸附性能。
浅谈粉煤灰基地质聚合物的发展进程及应用粉煤灰基地质聚合物是一种利用废弃物粉煤灰作为原料进行合成的聚合物材料。
粉煤灰是燃煤过程中产生的副产物,具有极高的资源利用价值。
而地质聚合物是指在地质环境中形成的具有聚合结构的有机-无机复合材料。
粉煤灰基地质聚合物的发展可以追溯到20世纪60年代,至今已经取得了一系列的进展与突破。
粉煤灰基地质聚合物的合成主要通过掺入有机改性剂、硬化剂等添加剂,使其在一定条件下进行化学反应,最终形成三维聚合结构。
这种合成方式不仅能够充分利用废弃物粉煤灰资源,还能使其具有一定的耐久性、力学性能和化学稳定性。
进一步研究发现,粉煤灰基地质聚合物具有多种优良的性能,例如高度可控性、较低的毒性和环境友好性、优异的热稳定性等。
可以广泛应用于建筑材料、环境修复、地质工程、水资源利用等领域。
在建筑材料方面,粉煤灰基地质聚合物可以用于制备水泥、混凝土、砖瓦等材料。
与传统的水泥材料相比,粉煤灰基地质聚合物具有更高的强度和耐久性,同时能够有效减少环境污染和能源消耗。
在环境修复方面,粉煤灰基地质聚合物可以用于处理废水、重金属污染物、土壤污染等。
研究表明,粉煤灰基地质聚合物可以有效吸附有害物质,降低环境污染。
在地质工程方面,粉煤灰基地质聚合物可以用于填充、加固地下空洞、土体固结等。
由于其具有较高的强度和耐久性,可以提高土体的稳定性,增加地质工程的安全性和可持续性。
总结来看,粉煤灰基地质聚合物的发展经历了多年的探索和实践,取得了一系列的进展。
目前粉煤灰基地质聚合物的应用仍处于起步阶段,与传统材料相比,仍存在一定的技术和经济上的难题。
今后的研究工作应该进一步深入,加强与传统材料的比较,探索更多的应用领域和可能性。
最终,将粉煤灰资源充分利用,为可持续发展做出更大的贡献。
粉煤灰基地质聚合物力学性能研究丁兆栋(甘肃能源化工职业学院,甘肃 白银 730900)摘 要:目前,我国对于粉煤灰基地质聚合物的力学特性研究还不够充分,根据我国当前的研究情况来看,不同学者的研究侧重点有着很大的不同,其中关于粉煤灰基地质聚合物力学性能的研究有所欠缺,需要进一步加强相关研究。
本文通过具体实验的方式来对粉煤灰基地质聚合物力学性能进行了深入的研究与分析,阐述了研究结果和研究结论,希望能够对我国粉煤灰相关领域的研究作出一定的贡献,起到一定的参考作用。
关键词:粉煤灰;地质聚合物;力学性能;抗压强度;研究分析粉煤灰基地质聚合物作为碱激发胶的材料之一,因为粉煤灰的活性难以激发,在常温下粉煤灰体系难以凝结等原因,需要对粉煤灰基地质聚合物力学性能进行研究。
本文通过12组胶砂试件的抗压强度和抗折强度,对粉煤灰基地质聚合物的力学性能进行了相关的试验,并分析了碱渣对粉煤灰基地质聚合物的改性机理。
一、试验方案及试验流程(一)粉煤灰原材料选择本次试验中所选择的粉煤灰原材料来自甘肃省某热电厂,粉煤灰等级为一级,其中二氧化硫指数为45.31%,三氧化二铝指数为41.19%,主要结晶相为莫来石,粉煤灰的主要成分构成是玻璃体和莫来石,其中莫来石呈针状,玻璃体表面较为光滑,经过检测粉煤灰在100%含水率的情况下pH 值为5.932。
(二)氢氧化钠材料选择本次试验中所采用的氢氧化钠为市场中出售的一般种类氢氧化钠颗粒,为甘肃省某化学试剂公司生产,氢氧化钠试剂呈白色固体颗粒状,颗粒大小较为均匀,在经过检测确认氢氧化钠材料合格后将其溶解于水中,制成氢氧化钠溶剂,作为试验原材料备用。
(三)碱渣材料选择本次试验所使用的碱渣材料样本来自甘肃省某制碱厂,经过检测所选择的碱渣材料在100%含水率下的pH 值为8.332,其中的化学成分主要有CaCO 3 (64/wt%)、Ca (OH )2 (10/wt%)、CaCl 2 (6/wt%)、NaCl ( 4/wt%)、CaSO 4 (2/wt%)、SiO 2(4/wt%)、Al 2O 3 (2/wt%)、Acid insolubles (8/wt%)。
粉煤灰基地聚合物研究进展综述
摘要:粉煤灰主要是煤粉燃烧后,从烟道气体中收集的飞灰(Fly ash)。
我国火
力发电厂多使用煤炭,每年产生大量粉煤灰。
本文简要阐述粉煤灰的性能,从三
个方面对比了绍兴二级、三级粉煤灰,并综述粉煤灰的工程应用现状。
关键词:粉煤灰;地质聚合物;软土加固剂;固化重金属
1 引言
粉煤灰是煤粉经预热空气喷送炉膛高温燃烧后从烟道中收集的飞灰。
粉煤灰
经碱激发形成的地质聚合物具有高强、环保、耐酸碱等优良性能。
地聚物的原理
可追溯到上世纪40年代,美国科学家Purdon首次提出了碱激发铝硅酸盐黏结剂
的硬化机理,法国科学家Joseph Davidovits(1994)使用碱激发偏高岭土来制备
地聚物(geopolymer),首先提出了地聚物的概念并且沿用至今。
新世纪以来国
内外越来越多的研究者开始研究钢渣、煤矸石等工业废料作为被激发的固态粉料,这其中较为成熟的就是粉煤灰。
2 粉煤灰基地聚合物研究进展
2.1固化、吸附重金属
地聚合物具有较高的阳离子交换能力,且凝胶内的化学结构本身带负电荷容
易吸附正电金属阳离子,对Cd、Ni、Pb(II)、Cu(II)、磷酸盐、氮氧化物、硼、氟
化物、137Cs和90Sr的放射性核素均有净化效果。
有文献认为致密的地聚物有助
于防止重金属浸出,也有文献使用双氧水制造孔隙粉煤灰地聚物(含铁矿石尾矿)孔洞得出孔隙的增多有助于对提高对重金属(cu2+)的吸附。
不少研究通过改变
地质聚合物的形状成粉末、球形、珠状和海绵合成纤维来增大接触面积提高吸附
或者固化重金属的效率。
这可能和重金属是被固化还是吸附、是处理污染土还是
污染水以及固化的方式有关,地聚物对某些金属离子(Cr3+、Cd2+和Pb2+)的固化既存在被网状结构吸附包裹的物理固化也存在与碱液反应生成沉淀或者被带负
电的地聚物凝胶吸引形成化学固化。
但针对Pb金属粉末用粉煤灰基地聚合物固
化时发现Pb金属粉末主要被物理固化,并不与地聚物凝胶发生反应。
Nikolic等使用机械活化过的粉煤灰(低钙)和未经过机械活化的粉煤灰碱激
发制作地聚物进行比较,掺入砂子与硝酸铅,以可溶性盐的形式判断粉煤灰基地
聚物对Pb的固化效果并研究其强度。
结果显示经机械活化的粉煤灰随着Pb的加
入增多固化效果更为显著,这是因为机械活化过程打碎了粉煤灰颗粒使得反应表
面积更大,参与反应的颗粒更小导致粉煤灰间的缝隙更小,生成的地聚物更为致
密固化效率更高。
此外机械活化粉煤灰的1day脱模强度远大于未活化的粉煤灰
样品到达其30倍,28d的强度也有所提高。
这是因为室温条件下未活发粉煤灰地聚反应较慢而活化粉煤灰拥有更大的接触反应面积所以反应更快、强度更高。
2.2耐高温耐酸
将粉煤灰-偏高岭土制作的地聚物与普通硅酸盐水泥(OPC)放在高温与酸溶
液(盐酸、硫酸各2%)中28d后比较抗压强度,结果表明随着温度升高OPC抗
压强度逐渐下降在400℃-500℃的区间下抗压强度从40MPa骤降至10MPa,而地
聚物的强度在400℃之前逐渐上升,升温至1000℃仍然保有40MPa。
OPC高温发
生剥落产生裂纹强度下降,而400℃的温度反而使得粉煤灰与偏高岭土反应更为
充分,结构更致密。
同样在酸浸条件下,OPC表面发生4mm左右深的腐蚀,OPC 与地聚物均发生强度下降,但在56d后粉煤灰只下降约10%而OPC强度下降了接
近60%,粉煤灰试样的耐酸能力远大于OPC试样[19]。
将24h脱模、80℃养护2d
的试样置于5%浓度的HCl溶液中发现7d、14d、28d抗压强度不减反增
(5%~30%),侯云芬认为HCl可能促进地聚物的解聚作用提高反应度,这也可能与激发剂碱过量(含固量34%)有关;此外试样750℃高温煅烧2h后强度只下降
了10%左右表明地聚物具备良好的耐热性。
2.3多原料掺和
制革污泥呈强碱性(Ca元素含量60%)含少量重金属,徐建中等[21]使用
10~20%的污泥掺入40%~60%的粉煤灰制作地聚物在28d的抗压强度可以超过
10MPa,同时固化了Cr、Zn、Pb随着固化时间的增加,固化效果越明显。
郭晓潞
等将污泥活化(900摄氏度焙烧)取10%和粉煤灰(高钙)掺和后得到的地聚物
28d最高能达到60MPa的抗压强度。
有文献[23]使用一级高钙粉煤灰和绍兴印染
污泥制备路面砖,强度可以最高接近40MPa,一定量的污泥掺入有助于改性粉煤
灰提高地聚物的强度,这是因为污泥中CaO、Fe2O3以及S元素的存在都有助于
胶凝物的聚合反应。
矿渣因较高的氧化钙含量(40%)直接碱激发强度可以达到120MPa,吴博
等对120MPa的试样进行加速风化7h后强度直降至原来的1/2,掺入粉煤灰可以
有效改善强风化引起的强度降低,通过改变激发剂与粉煤灰、矿渣产量能够保持
强度使强风化7d后仍然能保持90MPa的强度。
且矿渣粉煤灰的早期强度依然维
持在高的水准3h可以达到40MPa,具备作为早强胶凝材料的潜力。
在用粉煤灰-
矿渣地聚物加固沙土路基的灌浆试样制作中,同样,矿渣的加入会使得抗压强度
大幅增加(至38MPa)。
但对于无特殊要求且强度等级不高的工程,大规模掺加矿渣经济性不高。
电石渣中含有较多的Ca2+,以粉煤灰为基础(51%)掺入电石渣、金尾矿等加固沙土7d的强度能够达到接近5MPa。
3 结论
粉煤灰基地聚物研究具备强度高、耐高温、耐酸碱等优良性能,但由于碱激
发剂的用量造成成本问题限制了地聚物的大规模使用,充分利用工业废渣中的化
学成分及物理性能有望解决这个问题,机械活化能够提高粉煤灰的地聚反应使得
试样在前期就取得可观的强度,缩短粉煤灰基地聚物较长的反应期。
参考文献:
[1]寇德慧,段瑜芳.煤矸石基土聚合物材料的性能研究[J].粉煤灰综合利
用,2008(04):16-19.
[2]张娟,张明旭,徐子芳,杨政.污泥煤矸石复合制备地质聚合物及其性能研究[J].煤炭科学技术,2013,41(08):122-125.
[3]梁广伟,诸华军,严鹏,刘武,杨涛,徐俊,周阳.矿渣-粉煤灰基地聚合物抗冻性能的研
究[J].非金属矿,2018,41(03):11-13.
[4]郭晓潞,施惠生.高钙粉煤灰地聚合物固化/稳定重金属离子研究[J].建筑材料学
报,2012,15(06):751-754.
[5]郭晓潞,张丽艳,施惠生.地聚合物固化/稳定化重金属的影响因素及作用机制[J].
功能材料,2015,46(05):5013-5018.
[6]Nikoli V, Komljenovi M, Marjanovi N, et al. Lead immobilization by geopolymers based on mechanically activated fly ash[J]. Ceramics International, 2014, 40(6):8479-8488.
[7]侯云芬,王栋民,周文娟,路宏波,王林.粉煤灰基矿物聚合物耐热性和耐酸性研究[J].粉煤灰综合利用,2008(03):26-27
[8]徐建中,唐然肖,周云龙,等.用粉煤灰和制革废水污泥等制备地聚合物材料[J].建筑材料学报,2007,10(1):105-109.
[9]郭晓潞,施惠生.热活化污泥-高钙粉煤灰地聚合物的性能与机理[J].同济大学学报(自然科学版),2012(08):1229-1233.。