合成条件对电解锰渣制备水化硅酸钙过程中结构和性能的影响
发布时间：2021-03-03 10:26
基于电解锰渣成分及水化硅酸钙（C-S-H）材料的结构特性,提出以电解锰渣为原料制备C-S-H材料,开发电解锰渣基C-S-H材料制备新技术。系统研究由电解锰渣制备C-S-H材料过程中反应pH值、反应温度、晶化时间等因素对合成C-S-H材料的矿相、微观结构和溶钙性能的影响。结果表明:C-S-H产品的种类、微观结构及其溶钙性能与反应工艺条件紧密相关,在优化工艺条件下（反应pH值12.0、反应温度100℃、晶化时间10h）制备所得的C-S-H材料结构酥松,其比表面积为205.0 m2/g,总孔孔容为0.68 cm3/g,且溶钙能力最强,溶出钙离子浓度为11.52 mg/L,适合作为吸附除磷材料在水处理过程中使用。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
电解锰渣制备C-S-H实验流程图Fig.1SchematicdiagramofsyntheticroutesfromEMRtoC-S-H
不同反应pH值下C-S-H的XRD谱Fig.2XRDpatternsofsynthesizedC-S-HundervariouspHvalue:(a)11.0;(b)12.0;(c)13.0
S-HsynthesizedundervariouspHvaluespHvalueSBET/(m2·g1)VBET/(cm3·g1)11.098.60.3212.0205.00.6813.0136.40.45由于[SiO4]4四面体所处位置不同，C-S-H中各个化学键具有不同的特征振动波数，与XRD相比，FT-IR能从基团和原子水平显示物质的结构，因此在本文中除了采用XRD，SEM分析外，并以傅里叶红外仪对样品的结构做了详细的研究。不同反应pH值在初始n(Ca)/n(Si)=l.0，反应温度100℃，晶化10h的条件下所制备C-S-H的红外图谱如图4所示。根据YU等[20]的研究，C-S-H具有和1.4nm托勃莫来石相似的结构，并且在波数970cm1附近存在(Si—O)Q2伸缩振动特征吸收峰。从图4中可以看出，随着反应pH值增加，该吸收峰位置向低波数移动，这与文献报道结果基本一致。分析认为此吸收峰的红移是由于在高pH条件下，Ca2+离子与非桥氧(Si—O)结合以形成Si—O—Ca—O—Si链。在不同pH值下所得样品的FT-IR图谱中均发现，450cm1波数附近的δ(Si—O—Si)弯曲振动，660cm1波数附近的s(Si—O—Si)对称伸缩振动，1640cm1波数附近的δ(O—H)弯曲振动，3420cm1波数附近的(O—H)伸缩振动。其中，样品中O—H键可能是[SiO4]4四面体中的O—H键，也可能是C-S-H结构中水分子中的O—H键。同时所有C-S-H样品中均在1400cm1波数附近处有明显的吸收峰，该峰归属于as(23CO)非对称伸缩振动，因为样品一旦置于空气环境中就无法避免
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解锰渣酸浸实验条件探究[J]. 杨晓红,向欣,薛希仕. 硅酸盐通报. 2018(07)
[2]酸法还原浸出电解锰渣中锰和铁的工艺条件和动力学分析[J]. 陈红亮,张玉涛,张秋云,李琳. 硅酸盐通报. 2017(08)
[3]碱激发电解锰渣制备水泥掺合料[J]. 黄川,史晓娟,龚健,陈绍杨. 环境工程学报. 2017(03)
[4]可用于建筑材料的电解锰渣性能试验研究[J]. 佘思,黄海燕,马泽宇,杨立凡. 中国锰业. 2017(01)
[5]Preparation of MnO2 and calcium silicate hydrate from electrolytic manganese residue and evaluation of adsorption properties[J]. 李昌新,钟宏,王帅,薛建荣,武芳芳,张振宇. Journal of Central South University. 2015(07)
[6]水热合成水化硅酸钙（C-S-H）的制备与表征[J]. 雷永胜,韩涛,王慧奇,靳秀芝,杨芳,曹红红,程芳琴. 硅酸盐通报. 2014(03)
[7]水化硅酸钙的制备及磷回收性能表征[J]. 关伟,吉芳英,陈晴空,晏鹏,张千. 功能材料. 2012(23)
[8]多孔硅酸钙生物陶瓷的制备及体外活性和降解性研究[J]. 林开利,常江,汪正. 无机材料学报. 2005(03)
[9]水化硅酸钙的结构及其变化[J]. 张文生,王宏霞,叶家元. 硅酸盐学报. 2005(01)
本文编号：3061107
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(06)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
电解锰渣制备C-S-H实验流程图Fig.1SchematicdiagramofsyntheticroutesfromEMRtoC-S-H
不同反应pH值下C-S-H的XRD谱Fig.2XRDpatternsofsynthesizedC-S-HundervariouspHvalue:(a)11.0;(b)12.0;(c)13.0
S-HsynthesizedundervariouspHvaluespHvalueSBET/(m2·g1)VBET/(cm3·g1)11.098.60.3212.0205.00.6813.0136.40.45由于[SiO4]4四面体所处位置不同，C-S-H中各个化学键具有不同的特征振动波数，与XRD相比，FT-IR能从基团和原子水平显示物质的结构，因此在本文中除了采用XRD，SEM分析外，并以傅里叶红外仪对样品的结构做了详细的研究。不同反应pH值在初始n(Ca)/n(Si)=l.0，反应温度100℃，晶化10h的条件下所制备C-S-H的红外图谱如图4所示。根据YU等[20]的研究，C-S-H具有和1.4nm托勃莫来石相似的结构，并且在波数970cm1附近存在(Si—O)Q2伸缩振动特征吸收峰。从图4中可以看出，随着反应pH值增加，该吸收峰位置向低波数移动，这与文献报道结果基本一致。分析认为此吸收峰的红移是由于在高pH条件下，Ca2+离子与非桥氧(Si—O)结合以形成Si—O—Ca—O—Si链。在不同pH值下所得样品的FT-IR图谱中均发现，450cm1波数附近的δ(Si—O—Si)弯曲振动，660cm1波数附近的s(Si—O—Si)对称伸缩振动，1640cm1波数附近的δ(O—H)弯曲振动，3420cm1波数附近的(O—H)伸缩振动。其中，样品中O—H键可能是[SiO4]4四面体中的O—H键，也可能是C-S-H结构中水分子中的O—H键。同时所有C-S-H样品中均在1400cm1波数附近处有明显的吸收峰，该峰归属于as(23CO)非对称伸缩振动，因为样品一旦置于空气环境中就无法避免
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解锰渣酸浸实验条件探究[J]. 杨晓红,向欣,薛希仕. 硅酸盐通报. 2018(07)
[2]酸法还原浸出电解锰渣中锰和铁的工艺条件和动力学分析[J]. 陈红亮,张玉涛,张秋云,李琳. 硅酸盐通报. 2017(08)
[3]碱激发电解锰渣制备水泥掺合料[J]. 黄川,史晓娟,龚健,陈绍杨. 环境工程学报. 2017(03)
[4]可用于建筑材料的电解锰渣性能试验研究[J]. 佘思,黄海燕,马泽宇,杨立凡. 中国锰业. 2017(01)
[5]Preparation of MnO2 and calcium silicate hydrate from electrolytic manganese residue and evaluation of adsorption properties[J]. 李昌新,钟宏,王帅,薛建荣,武芳芳,张振宇. Journal of Central South University. 2015(07)
[6]水热合成水化硅酸钙（C-S-H）的制备与表征[J]. 雷永胜,韩涛,王慧奇,靳秀芝,杨芳,曹红红,程芳琴. 硅酸盐通报. 2014(03)
[7]水化硅酸钙的制备及磷回收性能表征[J]. 关伟,吉芳英,陈晴空,晏鹏,张千. 功能材料. 2012(23)
[8]多孔硅酸钙生物陶瓷的制备及体外活性和降解性研究[J]. 林开利,常江,汪正. 无机材料学报. 2005(03)
[9]水化硅酸钙的结构及其变化[J]. 张文生,王宏霞,叶家元. 硅酸盐学报. 2005(01)
本文编号：3061107
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3061107.html
