抗钾离子渗透复合材料的研究

发布时间：2020-09-24 20:50

　　改性乳化沥青由于其自身的结构特点是一种很好的防渗透材料,相比于一般沥青来说具有良好的流动性和抗开裂性能,又可以用于微表处封层,能够有效地改善底板的开裂和松散从而减缓渗透危害,然而材料的自身结构和制备工艺条件对其性能有着重要的关系。因此,一方面,通过材料自身结构的改性可以有效提高其应用价值。另一方面,采用多种添加材料复合改变内部结构的分布进而提高其相关性能。本文采用浸泡法制备出不同含量的含钾载体材料,然后通过不同工艺条件制备出SBS改性乳化沥青材料,进而通过高速剪切法制备出抗钾离子渗透复合材料,并分别对其在不同实验环境下抗钾离子渗透性能进行研究。主要结果如下:1.选用SPR高吸水性树脂作为含钾材料载体,因其本身具备一定吸水性同时也有着不错的离子交换功能。在负载测试中,试验发现此类材料具备不错的负载能力,均能达到本身质量的上百倍,能够用来做防渗透减缓钾离子流失和负载材料。通过实验发现,在这些材料中,相对比较好的材料是KL-5A,当溶液温度达到40℃,pH值为7,时间为60min,0.1g:100mL(kl-5aSPR:溶液体积),浓度为0.020mol/L时,负载程度可以达到85%左右,溶液中的钾离子在很大程度上被保留了下来,是一种作为保护钾肥流失的材料。2.用实验数据分别进行Langmuir和Freundlich吸附等温方程的线性拟合,结果表明:Langmuir吸附等温方程能较好的反映kl-5a树脂对钾离子的交换过程。通过对热力学相关参数的计算表明:升高温度有助于kl-5a树脂对钾离子的交换过程。对实验数据点进行相关动力学方程的拟合可知:ΔH40KJ/mol则吸附为物理吸附,主要的控速步骤为颗粒内控制;表观活化能Ea=6.033kJ/mol。3.通过实验发现,当剪切温度抵达170℃,剪切速率达到3000rpm,剪切时间达到1h,然后160℃下发育1h时,可以较好的制备改性沥青。通过单一控制乳化沥青工艺条件,在性能表征条件下确定了SBS含量为2~3%、pH值为5~6、乳化水温为80℃和油温120℃、乳化剂含量为1.0%、油水比为60:40、复合稳定剂(PVA:CaCl_2=1:1)含量为0.15%。4.综合多方面因素考虑,选取改性剂SBS含量为3%,负载材料添加剂含量为6%具有一定参考价值,复合材料依旧表现出比较好的抗钾离子渗透性能。在标准条件下,随着时间的增长,钾离子渗透通量整体都在逐渐增大,但添加改性剂和填充剂的复合材料明显相对有效的减缓了钾离子的流失,时间越长其增长速度逐渐变缓。在模拟盐湖水压条件下,随着时间的增长,复合材料的钾离子渗透通量增大,钾离子渗透通量的变化趋势先快后慢,相对于达到标准条件下的渗透通量所用时间变短,由于外界压力的作用,促使了钾离子渗透,但复合材料仍然具有一定减缓钾离子流失的作用。在模拟盐湖卤水条件下,随着时间的变化,复合材料的钾离子渗透通量增大,又因为存在着盐碱腐蚀的情况,腐蚀又是一个长期的过程,所以钾离子渗透通量相比之前均变大,改性剂和填充剂的添加在一定时期作用下可以减少钾离子的流失。
【学位单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33
【部分图文】：

标准曲线,标准曲线,钾离子,吸光度

第 2 章负载钾离子材料的制备及性能研究反应方程为公式(2-3)，用 1cm 吸收池装入标准溶针在波长为 276.0nm，用去离子水作为对照，将分每个试样的吸光度[100-102]。测试每个试样的吸光度光度值（空白值）制得表 2-4，以此吸光度为纵坐子浓度为横坐标，绘制钾离子质量与吸光度值的

材料,图谱,样品

图 2-2 材料吸水前后变化ig 2-2 Changes of materials before and after water absorpt析图 2-3 样品 EDS 图谱Fig 2-3 The Sample EDS

图谱,样品,元素,钠元素

19图 2-3 样品 EDS 图谱Fig 2-3 The Sample EDS将 kl-5a 粉末样品处理前后分别做 EDS 图谱分析，得到如图 2-3，从图 a 原始 kl-5a 样品中可以看出一开始样品中并没有 K 元素，Na:C=0.4328，Cl:C0.0035；图 b 是处理后，可以看出样品已经引入 K 元素，钠元素相对含量也有所下降，K:C=0.5701；图 c 为样品洗涤后显示 K元素并没有大量减少，Cl 元素大量减少，由此可以看出样品材料具有比较好的负载 K+能力，为接下来的实验提供依据[99]。

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