微生物固碳钢渣建材制品矿化胶凝机制与调控技术基础研究
发布时间：2022-02-26 17:23
钢渣是钢铁冶金工业排放的固体废弃物,大量堆积不仅占用土地,污染环境,而且钢渣中的重金属元素渗入土壤污染地下水,给人民的生活带来潜在的威胁。我国同时是世界上煤炭和水泥生产消费大国,一直面临CO2减排的巨大压力。本文从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,发现一种微生物其分泌的生物酶可以将二氧化碳的水化速率提升107倍。本文利用该微生物的酶催化作用,提升钢渣的固碳效率和固碳速率,以矿物态形式固定二氧化碳,并使固碳矿物具有胶凝特性,制备出强度高、体积稳定性好、耐久性优良的新型生物碳化砖等建材制品。本文首先开展了微生物矿化制备固碳钢渣建材制品可行性研究,论证了在溶液和钢渣两种环境中微生物加速钢渣矿化的可行性。探明了微生物在钢渣配制的高碱性溶液中中复苏、生长以及存活规律,详细分析比较了化学法与微生物法沉积出来的碳酸钙晶型、形貌、结晶度和胶凝特性,发现两种碳酸钙均为方解石晶型,但形貌和结晶程度存在巨大差异。化学法主要以颗粒之间无粘结性的六方体型碳酸钙为主,而微生物法主要以球状方解石为主,伴随着方状、层状型,并且颗粒上附着部分胶质,微生物充当...
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本文的研究背景与意义
1.2 钢渣处理、利用以及问题
1.3 二氧化碳处理、利用以及问题
1.4 微生物固碳研究进展
1.5 钢渣碳化砖研究现状
1.6 本文主要研究内容与技术方案
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术方案
第二章 微生物矿化制备固碳钢渣建材制品可行性研究
2.1 实验原材料
2.1.1 钢渣微粉
2.1.2 微生物
2.1.3 其他原材料
2.2 诱导碳酸钙沉积的微生物生长特性
2.3 水溶液中微生物诱导碳酸钙沉积
2.3.1 试验材料及方法
2.3.2 矿化产物的成分以及微观结构分析
2.4 微生物在固碳钢渣建材制品体系中的加速矿化作用
2.4.1 试样材料及方法
2.4.2 微生物在碳化过程中的加速作用
2.4.3 微生物作用下的固碳钢渣建材制品强度
2.5 微生物活性对固碳钢渣建材制品的影响
2.5.1 试样材料及方法
2.5.2 微生物活性对固碳钢渣建材制品的影响
2.6 本章小结
第三章 湿含量对微生物固碳钢渣建材制品碳化的影响
3.1 试样材料及方法
3.2 不同剩余水灰比作用下样品在碳化过程中的温度变化
3.2.1 试样材料及方法
3.2.2 碳化过程中的试件内部温度变化
3.3 不同剩余水灰比下固碳钢渣建材制品的碳化产物分析
3.3.1 试样材料及方法
3.3.2 碳化产物XRD分析
3.3.3 碳化产物DSC-TG分析
3.3.4 碳化产物FTIR分析
3.3.5 碳化产物BET分析
3.3.6 碳化产物SEM-EDS分析
3.4 不同剩余水灰比对碳化程度的影响
3.4.1 试样材料及方法
3.4.2 碳化深度
3.4.3 增重率
3.4.4 固碳效率
3.5 微生物固碳钢渣建材制品二氧化碳碳化动力学研究
3.5.1 微生物固碳钢渣建材制品二氧化碳碳化过程的动力学模型
3.5.2 实验结果动力学分析验证
3.6 剩余水灰比对固碳钢渣建材制品强度的影响
3.6.1 试样材料及方法
3.6.2 剩余水灰比对固碳钢渣建材制品强度的影响
3.7 本章小结
第四章 钙源对微生物固碳钢渣建材制品的影响
4.1 外部内部钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化体系的影响
4.1.1 试样材料及方法
4.1.2 外掺钙源对微生物加速作用的影响
4.1.3 外掺钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化产物影响分析
4.1.4 外掺钙源对微生物固碳钢渣建材制品强度的影响
4.2 内部钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化体系的影响
4.2.1 试样材料及方法
4.2.2 微生物在弱酸作用下的加速增效作用
4.2.3 弱酸作用下的微生物增效加速机制对强度的影响
4.2.4 弱酸作用下的微生物固碳钢渣建材制品的碳化产物分析
4.2.5 弱酸对微生物固碳钢渣建材制品的碳化程度的影响
4.3 本章小结
第五章 微生物固碳钢渣砖的制备工艺与性能
5.1 制备与养护
5.2 抗压抗折强度
5.2.1 抗压强度测定
5.2.2 抗折强度测定
5.2.3 试件的抗压抗折强度
5.3 密度与比强度
5.4 吸水率
5.5 软化系数
5.6 安定性
5.6.1 蒸煮法
5.6.2 压蒸法
5.7 微生物固碳钢渣制品与其他建筑砖的性能比较
5.8 微生物固碳钢渣制品制备成本分析
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO2养护混凝土技术研究进展[J]. 史才军,王吉云,涂贞军,王德辉. 材料导报. 2017(05)
[2]钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响[J]. 常钧,房延凤,李勇. 硅酸盐学报. 2014(11)
[3]预养护对二氧化碳养护混凝土过程及显微结构的影响[J]. 史才军,何平平,涂贞军,曹张. 硅酸盐学报. 2014(08)
[4]钢渣混凝土性能的试验研究及应用前景分析[J]. 於林锋,徐兵,王琼,朱盛胜. 混凝土. 2014(01)
[5]钢渣–熟石灰碳化砖的特性[J]. 曹伟达,杨全兵. 硅酸盐学报. 2013(10)
[6]钙镁摩尔比对氢氧化钙碳化性能的影响[J]. 曹明莉,李勇,常钧,房延凤. 硅酸盐学报. 2013(06)
[7]碳化对混凝土微观结构的影响[J]. 元成方,牛荻涛,陈娜,段付珍. 硅酸盐通报. 2013(04)
[8]微生物水泥胶结机理[J]. 荣辉,钱春香,李龙志. 硅酸盐学报. 2013(03)
[9]钢渣中游离氧化钙碳酸化反应的数值模拟[J]. 刘坤,陈荣凯,韩仁志,冯亮花. 特殊钢. 2012(04)
[10]Characterization of microbe cementitious materials[J]. RONG Hui 1,2 & QIAN ChunXiang 1,2 1School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2Jiangsu Key Laboratory of Construction Material, Nanjing 211189, China. Chinese Science Bulletin. 2012(11)
硕士论文
[1]碳化钢渣制备墙地建材制品[D]. 李刚林.济南大学 2015
[2]二氧化碳捕集与封存的国际法律制度研究[D]. 张晓暄.中国海洋大学 2013
[3]钢渣碳化砖的性能及其影响因素研究[D]. 史迪.中国建筑材料科学研究总院 2012
本文编号：3644854
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本文的研究背景与意义
1.2 钢渣处理、利用以及问题
1.3 二氧化碳处理、利用以及问题
1.4 微生物固碳研究进展
1.5 钢渣碳化砖研究现状
1.6 本文主要研究内容与技术方案
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术方案
第二章 微生物矿化制备固碳钢渣建材制品可行性研究
2.1 实验原材料
2.1.1 钢渣微粉
2.1.2 微生物
2.1.3 其他原材料
2.2 诱导碳酸钙沉积的微生物生长特性
2.3 水溶液中微生物诱导碳酸钙沉积
2.3.1 试验材料及方法
2.3.2 矿化产物的成分以及微观结构分析
2.4 微生物在固碳钢渣建材制品体系中的加速矿化作用
2.4.1 试样材料及方法
2.4.2 微生物在碳化过程中的加速作用
2.4.3 微生物作用下的固碳钢渣建材制品强度
2.5 微生物活性对固碳钢渣建材制品的影响
2.5.1 试样材料及方法
2.5.2 微生物活性对固碳钢渣建材制品的影响
2.6 本章小结
第三章 湿含量对微生物固碳钢渣建材制品碳化的影响
3.1 试样材料及方法
3.2 不同剩余水灰比作用下样品在碳化过程中的温度变化
3.2.1 试样材料及方法
3.2.2 碳化过程中的试件内部温度变化
3.3 不同剩余水灰比下固碳钢渣建材制品的碳化产物分析
3.3.1 试样材料及方法
3.3.2 碳化产物XRD分析
3.3.3 碳化产物DSC-TG分析
3.3.4 碳化产物FTIR分析
3.3.5 碳化产物BET分析
3.3.6 碳化产物SEM-EDS分析
3.4 不同剩余水灰比对碳化程度的影响
3.4.1 试样材料及方法
3.4.2 碳化深度
3.4.3 增重率
3.4.4 固碳效率
3.5 微生物固碳钢渣建材制品二氧化碳碳化动力学研究
3.5.1 微生物固碳钢渣建材制品二氧化碳碳化过程的动力学模型
3.5.2 实验结果动力学分析验证
3.6 剩余水灰比对固碳钢渣建材制品强度的影响
3.6.1 试样材料及方法
3.6.2 剩余水灰比对固碳钢渣建材制品强度的影响
3.7 本章小结
第四章 钙源对微生物固碳钢渣建材制品的影响
4.1 外部内部钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化体系的影响
4.1.1 试样材料及方法
4.1.2 外掺钙源对微生物加速作用的影响
4.1.3 外掺钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化产物影响分析
4.1.4 外掺钙源对微生物固碳钢渣建材制品强度的影响
4.2 内部钙源对微生物固碳钢渣建材制品碳化体系的影响
4.2.1 试样材料及方法
4.2.2 微生物在弱酸作用下的加速增效作用
4.2.3 弱酸作用下的微生物增效加速机制对强度的影响
4.2.4 弱酸作用下的微生物固碳钢渣建材制品的碳化产物分析
4.2.5 弱酸对微生物固碳钢渣建材制品的碳化程度的影响
4.3 本章小结
第五章 微生物固碳钢渣砖的制备工艺与性能
5.1 制备与养护
5.2 抗压抗折强度
5.2.1 抗压强度测定
5.2.2 抗折强度测定
5.2.3 试件的抗压抗折强度
5.3 密度与比强度
5.4 吸水率
5.5 软化系数
5.6 安定性
5.6.1 蒸煮法
5.6.2 压蒸法
5.7 微生物固碳钢渣制品与其他建筑砖的性能比较
5.8 微生物固碳钢渣制品制备成本分析
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO2养护混凝土技术研究进展[J]. 史才军,王吉云,涂贞军,王德辉. 材料导报. 2017(05)
[2]钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响[J]. 常钧,房延凤,李勇. 硅酸盐学报. 2014(11)
[3]预养护对二氧化碳养护混凝土过程及显微结构的影响[J]. 史才军,何平平,涂贞军,曹张. 硅酸盐学报. 2014(08)
[4]钢渣混凝土性能的试验研究及应用前景分析[J]. 於林锋,徐兵,王琼,朱盛胜. 混凝土. 2014(01)
[5]钢渣–熟石灰碳化砖的特性[J]. 曹伟达,杨全兵. 硅酸盐学报. 2013(10)
[6]钙镁摩尔比对氢氧化钙碳化性能的影响[J]. 曹明莉,李勇,常钧,房延凤. 硅酸盐学报. 2013(06)
[7]碳化对混凝土微观结构的影响[J]. 元成方,牛荻涛,陈娜,段付珍. 硅酸盐通报. 2013(04)
[8]微生物水泥胶结机理[J]. 荣辉,钱春香,李龙志. 硅酸盐学报. 2013(03)
[9]钢渣中游离氧化钙碳酸化反应的数值模拟[J]. 刘坤,陈荣凯,韩仁志,冯亮花. 特殊钢. 2012(04)
[10]Characterization of microbe cementitious materials[J]. RONG Hui 1,2 & QIAN ChunXiang 1,2 1School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2Jiangsu Key Laboratory of Construction Material, Nanjing 211189, China. Chinese Science Bulletin. 2012(11)
硕士论文
[1]碳化钢渣制备墙地建材制品[D]. 李刚林.济南大学 2015
[2]二氧化碳捕集与封存的国际法律制度研究[D]. 张晓暄.中国海洋大学 2013
[3]钢渣碳化砖的性能及其影响因素研究[D]. 史迪.中国建筑材料科学研究总院 2012
本文编号：3644854
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3644854.html
