玄武岩沸石合成及其在水溶液和水泥浆体中固化氯离子性能研究
发布时间：2021-08-02 08:47
基于氯离子侵蚀导致钢筋锈蚀从而引发钢筋混凝土结构耐久性不足的工程背景,本研究从掺入具有氯离子吸附性能的材料来提高混凝土结构抗氯离子侵蚀性能的角度着手,做了一系列相关研究。本研究以玄武岩粉末为原料,分别利用传统水热法和碱熔-水热法制备沸石,考察了酸洗、碱料比、煅烧温度和晶化温度对沸石合成的影响,并通过XRF,XRD,SEM,FTIR和BET等多种表征手段对合成产物进行表征,探究其合成机理。再将合成沸石用于水溶液中对氯离子吸附,研究了吸附温度、pH值、初始氯离子浓度、接触时间及吸附剂投量对沸石吸附性能的影响,并进一步分析其吸附等温线和动力学,探究其吸附机理。最后将合成沸石掺入水泥净浆,探究沸石在水泥浆体中对氯离子的吸附性能,并考察不同掺比及龄期对氯离子固化效果的影响。实验结果表明:1、以玄武岩粉末为原料,利用碱熔-水热法合成X型沸石,具有较高结晶度和纯度,比表面积高达486.46m2·g-1。酸洗、碱料比、煅烧温度和晶化温度均在沸石合成过程中扮演着重要角色。酸洗可以提高合成沸石的产量及质量;煅烧温度（550-750℃）影响沸石的结晶度,但不影响合...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
玄武岩原样（样品A）的表征图：（a）X射线衍射图；（b）氮气吸-脱附等温线；
南华大学硕士学位论文18XRD图谱外，还对合成X型沸石进行其他表征：SEM，BET和FTIR。利用扫描电镜SEM分析合成沸石的表面形态及结构，SEM图如图3.4所示。从图3.4可以清楚地看到，沸石晶体以碱熔后松散杂乱玄武岩颗粒为基体，在其上成型并发育、生长。晶体大小不一，以玄武岩颗粒为中心集聚在一起，尤如盛开的花朵。此外，可以发现只存在少量的单个晶体，这可能是由于晶体产生、发育并生长于一个相对较为静止的环境，没有人为搅拌干预。不难发现，除极少量不成型的碎屑外，晶体均为八面体状，和八面沸石的形态特征相一致（X型沸石是八面沸石中一种典型的沸石）。扫描电镜的分析结论与上面的XRD图谱结果相吻合。图3.4以样品C为原料利用碱熔水热法合成样品的扫描电镜图，合成条件为：碱料比1:1，煅烧温度650℃，陈化时间10h，晶化温度120℃，晶化时间12h。合成X型沸石的FTIR图谱在图3.5中给出。最强的吸附带出现在3470.94cm-1，是由于沸石结构孔中水分子的OH的伸缩运动所致。由于沸石的不完全脱水引起水分子的变形模式而产生的波段出现在1639.94cm-1，这也正说明了沸石结构中自由水的存在。此外，合成产物的骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的反对称伸缩振动吸收峰位于937.24cm-1；骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的对称伸缩振动吸收峰位于749.36cm-1、666.08cm-1。骨架次级结构单元振动吸收峰位于561.21cm-1，骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的弯曲振动吸收峰位于460.11cm-1。该FTIR图谱分析结果与利用锂矿渣合成X型沸石的结论相吻合[50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉煤灰掺量对混凝土碳化特性的试验研究[J]. 陈琨. 江西建材. 2020(01)
[2]混凝土结构桥梁的耐久性设计问题分析[J]. 李渊. 工程建设与设计. 2020(01)
[3]沸石粉掺合料对混凝土基本力学性能的影响[J]. 杜文瀚,高洪波,曹雄,韩小燕. 混凝土. 2019(01)
[4]不同形貌镁铝水滑石的可控合成及其对氯离子的吸附性能[J]. 柯国军,张琳,阳鹏飞,赵海东,谭弘俊. 精细化工. 2017(10)
[5]氯盐腐蚀环境下混凝土结构氯离子渗透与扩散研究综述[J]. 蒋萌. 工程建设与设计. 2016(09)
[6]荷载、碳化和氯盐侵蚀对混凝土劣化的影响[J]. 金南国,徐亦斌,付传清,金贤玉,王治. 硅酸盐学报. 2015(10)
[7]煤矸石沸石吸附氨氮废水试验研究[J]. 陈莉荣,张娜,杜明展,刘文. 工业水处理. 2014(07)
[8]外墙涂层对混凝土耐久性的影响[J]. 刘芳,尤占平,关博文,张高勤. 表面技术. 2014(03)
[9]钢筋腐蚀临界氯离子浓度研究综述[J]. 刘诗群,孙丛涛,牛荻涛. 硅酸盐通报. 2014(01)
[10]混凝土碳化与氯离子侵蚀共同作用研究[J]. 牛荻涛,孙丛涛. 硅酸盐学报. 2013(08)
博士论文
[1]沿海锈蚀钢筋混凝土梁桥疲劳性能分析及安全性与耐久性评估[D]. 孙俊祖.东南大学 2016
[2]廉价矿物原料水热法制备沸石分子筛的形成机理与晶体生长模型研究[D]. 申少华.中南大学 2001
硕士论文
[1]镁镍铝水滑石对水泥基材料固化氯离子性能影响[D]. 谭弘俊.南华大学 2019
[2]镁铝水滑石与碳纳米管复合材料固化氯离子性能研究[D]. 周舟.南华大学 2019
[3]沸石粉的改性及沸石基调湿材料调湿及力学性能试验研究[D]. 马新宇.吉林大学 2018
[4]基于氯离子结合的水泥基材料氯盐传输试验研究[D]. 屠一军.浙江工业大学 2016
[5]养护对氯离子侵蚀环境下混凝土耐久性的影响研究[D]. 祝鹏.烟台大学 2014
[6]氯离子在水泥基材料传输过程中的结合及微观结构研究[D]. 王小刚.湖南大学 2013
本文编号：3317263
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
玄武岩原样（样品A）的表征图：（a）X射线衍射图；（b）氮气吸-脱附等温线；
南华大学硕士学位论文18XRD图谱外，还对合成X型沸石进行其他表征：SEM，BET和FTIR。利用扫描电镜SEM分析合成沸石的表面形态及结构，SEM图如图3.4所示。从图3.4可以清楚地看到，沸石晶体以碱熔后松散杂乱玄武岩颗粒为基体，在其上成型并发育、生长。晶体大小不一，以玄武岩颗粒为中心集聚在一起，尤如盛开的花朵。此外，可以发现只存在少量的单个晶体，这可能是由于晶体产生、发育并生长于一个相对较为静止的环境，没有人为搅拌干预。不难发现，除极少量不成型的碎屑外，晶体均为八面体状，和八面沸石的形态特征相一致（X型沸石是八面沸石中一种典型的沸石）。扫描电镜的分析结论与上面的XRD图谱结果相吻合。图3.4以样品C为原料利用碱熔水热法合成样品的扫描电镜图，合成条件为：碱料比1:1，煅烧温度650℃，陈化时间10h，晶化温度120℃，晶化时间12h。合成X型沸石的FTIR图谱在图3.5中给出。最强的吸附带出现在3470.94cm-1，是由于沸石结构孔中水分子的OH的伸缩运动所致。由于沸石的不完全脱水引起水分子的变形模式而产生的波段出现在1639.94cm-1，这也正说明了沸石结构中自由水的存在。此外，合成产物的骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的反对称伸缩振动吸收峰位于937.24cm-1；骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的对称伸缩振动吸收峰位于749.36cm-1、666.08cm-1。骨架次级结构单元振动吸收峰位于561.21cm-1，骨架T-O（Si-O-Si，Al-O-Al）的弯曲振动吸收峰位于460.11cm-1。该FTIR图谱分析结果与利用锂矿渣合成X型沸石的结论相吻合[50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉煤灰掺量对混凝土碳化特性的试验研究[J]. 陈琨. 江西建材. 2020(01)
[2]混凝土结构桥梁的耐久性设计问题分析[J]. 李渊. 工程建设与设计. 2020(01)
[3]沸石粉掺合料对混凝土基本力学性能的影响[J]. 杜文瀚,高洪波,曹雄,韩小燕. 混凝土. 2019(01)
[4]不同形貌镁铝水滑石的可控合成及其对氯离子的吸附性能[J]. 柯国军,张琳,阳鹏飞,赵海东,谭弘俊. 精细化工. 2017(10)
[5]氯盐腐蚀环境下混凝土结构氯离子渗透与扩散研究综述[J]. 蒋萌. 工程建设与设计. 2016(09)
[6]荷载、碳化和氯盐侵蚀对混凝土劣化的影响[J]. 金南国,徐亦斌,付传清,金贤玉,王治. 硅酸盐学报. 2015(10)
[7]煤矸石沸石吸附氨氮废水试验研究[J]. 陈莉荣,张娜,杜明展,刘文. 工业水处理. 2014(07)
[8]外墙涂层对混凝土耐久性的影响[J]. 刘芳,尤占平,关博文,张高勤. 表面技术. 2014(03)
[9]钢筋腐蚀临界氯离子浓度研究综述[J]. 刘诗群,孙丛涛,牛荻涛. 硅酸盐通报. 2014(01)
[10]混凝土碳化与氯离子侵蚀共同作用研究[J]. 牛荻涛,孙丛涛. 硅酸盐学报. 2013(08)
博士论文
[1]沿海锈蚀钢筋混凝土梁桥疲劳性能分析及安全性与耐久性评估[D]. 孙俊祖.东南大学 2016
[2]廉价矿物原料水热法制备沸石分子筛的形成机理与晶体生长模型研究[D]. 申少华.中南大学 2001
硕士论文
[1]镁镍铝水滑石对水泥基材料固化氯离子性能影响[D]. 谭弘俊.南华大学 2019
[2]镁铝水滑石与碳纳米管复合材料固化氯离子性能研究[D]. 周舟.南华大学 2019
[3]沸石粉的改性及沸石基调湿材料调湿及力学性能试验研究[D]. 马新宇.吉林大学 2018
[4]基于氯离子结合的水泥基材料氯盐传输试验研究[D]. 屠一军.浙江工业大学 2016
[5]养护对氯离子侵蚀环境下混凝土耐久性的影响研究[D]. 祝鹏.烟台大学 2014
[6]氯离子在水泥基材料传输过程中的结合及微观结构研究[D]. 王小刚.湖南大学 2013
本文编号：3317263
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