合成條件對電解錳渣制備水化硅酸鈣過程中結構和性能的影響
發(fā)布時間：2021-03-03 10:26
基于電解錳渣成分及水化硅酸鈣（C-S-H）材料的結構特性,提出以電解錳渣為原料制備C-S-H材料,開發(fā)電解錳渣基C-S-H材料制備新技術。系統(tǒng)研究由電解錳渣制備C-S-H材料過程中反應pH值、反應溫度、晶化時間等因素對合成C-S-H材料的礦相、微觀結構和溶鈣性能的影響。結果表明:C-S-H產品的種類、微觀結構及其溶鈣性能與反應工藝條件緊密相關,在優(yōu)化工藝條件下（反應pH值12.0、反應溫度100℃、晶化時間10h）制備所得的C-S-H材料結構酥松,其比表面積為205.0 m2/g,總孔孔容為0.68 cm3/g,且溶鈣能力最強,溶出鈣離子濃度為11.52 mg/L,適合作為吸附除磷材料在水處理過程中使用。
【文章來源】：中國有色金屬學報. 2020,30(06)北大核心
【文章頁數】：9 頁
【部分圖文】：
電解錳渣制備C-S-H實驗流程圖Fig.1SchematicdiagramofsyntheticroutesfromEMRtoC-S-H
不同反應pH值下C-S-H的XRD譜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]4四面體所處位置不同，C-S-H中各個化學鍵具有不同的特征振動波數，與XRD相比，F(xiàn)T-IR能從基團和原子水平顯示物質的結構，因此在本文中除了采用XRD，SEM分析外，并以傅里葉紅外儀對樣品的結構做了詳細的研究。不同反應pH值在初始n(Ca)/n(Si)=l.0，反應溫度100℃，晶化10h的條件下所制備C-S-H的紅外圖譜如圖4所示。根據YU等[20]的研究，C-S-H具有和1.4nm托勃莫來石相似的結構，并且在波數970cm1附近存在(Si—O)Q2伸縮振動特征吸收峰。從圖4中可以看出，隨著反應pH值增加，該吸收峰位置向低波數移動，這與文獻報道結果基本一致。分析認為此吸收峰的紅移是由于在高pH條件下，Ca2+離子與非橋氧(Si—O)結合以形成Si—O—Ca—O—Si鏈。在不同pH值下所得樣品的FT-IR圖譜中均發(fā)現(xiàn)，450cm1波數附近的δ(Si—O—Si)彎曲振動，660cm1波數附近的s(Si—O—Si)對稱伸縮振動，1640cm1波數附近的δ(O—H)彎曲振動，3420cm1波數附近的(O—H)伸縮振動。其中，樣品中O—H鍵可能是[SiO4]4四面體中的O—H鍵，也可能是C-S-H結構中水分子中的O—H鍵。同時所有C-S-H樣品中均在1400cm1波數附近處有明顯的吸收峰，該峰歸屬于as(23CO)非對稱伸縮振動，因為樣品一旦置于空氣環(huán)境中就無法避免
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電解錳渣酸浸實驗條件探究[J]. 楊曉紅,向欣,薛希仕. 硅酸鹽通報. 2018(07)
[2]酸法還原浸出電解錳渣中錳和鐵的工藝條件和動力學分析[J]. 陳紅亮,張玉濤,張秋云,李琳. 硅酸鹽通報. 2017(08)
[3]堿激發(fā)電解錳渣制備水泥摻合料[J]. 黃川,史曉娟,龔健,陳紹楊. 環(huán)境工程學報. 2017(03)
[4]可用于建筑材料的電解錳渣性能試驗研究[J]. 佘思,黃海燕,馬澤宇,楊立凡. 中國錳業(yè). 2017(01)
[5]Preparation of MnO2 and calcium silicate hydrate from electrolytic manganese residue and evaluation of adsorption properties[J]. 李昌新,鐘宏,王帥,薛建榮,武芳芳,張振宇. Journal of Central South University. 2015(07)
[6]水熱合成水化硅酸鈣（C-S-H）的制備與表征[J]. 雷永勝,韓濤,王慧奇,靳秀芝,楊芳,曹紅紅,程芳琴. 硅酸鹽通報. 2014(03)
[7]水化硅酸鈣的制備及磷回收性能表征[J]. 關偉,吉芳英,陳晴空,晏鵬,張千. 功能材料. 2012(23)
[8]多孔硅酸鈣生物陶瓷的制備及體外活性和降解性研究[J]. 林開利,常江,汪正. 無機材料學報. 2005(03)
[9]水化硅酸鈣的結構及其變化[J]. 張文生,王宏霞,葉家元. 硅酸鹽學報. 2005(01)
本文編號：3061107
【文章來源】：中國有色金屬學報. 2020,30(06)北大核心
【文章頁數】：9 頁
【部分圖文】：
電解錳渣制備C-S-H實驗流程圖Fig.1SchematicdiagramofsyntheticroutesfromEMRtoC-S-H
不同反應pH值下C-S-H的XRD譜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]4四面體所處位置不同，C-S-H中各個化學鍵具有不同的特征振動波數，與XRD相比，F(xiàn)T-IR能從基團和原子水平顯示物質的結構，因此在本文中除了采用XRD，SEM分析外，并以傅里葉紅外儀對樣品的結構做了詳細的研究。不同反應pH值在初始n(Ca)/n(Si)=l.0，反應溫度100℃，晶化10h的條件下所制備C-S-H的紅外圖譜如圖4所示。根據YU等[20]的研究，C-S-H具有和1.4nm托勃莫來石相似的結構，并且在波數970cm1附近存在(Si—O)Q2伸縮振動特征吸收峰。從圖4中可以看出，隨著反應pH值增加，該吸收峰位置向低波數移動，這與文獻報道結果基本一致。分析認為此吸收峰的紅移是由于在高pH條件下，Ca2+離子與非橋氧(Si—O)結合以形成Si—O—Ca—O—Si鏈。在不同pH值下所得樣品的FT-IR圖譜中均發(fā)現(xiàn)，450cm1波數附近的δ(Si—O—Si)彎曲振動，660cm1波數附近的s(Si—O—Si)對稱伸縮振動，1640cm1波數附近的δ(O—H)彎曲振動，3420cm1波數附近的(O—H)伸縮振動。其中，樣品中O—H鍵可能是[SiO4]4四面體中的O—H鍵，也可能是C-S-H結構中水分子中的O—H鍵。同時所有C-S-H樣品中均在1400cm1波數附近處有明顯的吸收峰，該峰歸屬于as(23CO)非對稱伸縮振動，因為樣品一旦置于空氣環(huán)境中就無法避免
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電解錳渣酸浸實驗條件探究[J]. 楊曉紅,向欣,薛希仕. 硅酸鹽通報. 2018(07)
[2]酸法還原浸出電解錳渣中錳和鐵的工藝條件和動力學分析[J]. 陳紅亮,張玉濤,張秋云,李琳. 硅酸鹽通報. 2017(08)
[3]堿激發(fā)電解錳渣制備水泥摻合料[J]. 黃川,史曉娟,龔健,陳紹楊. 環(huán)境工程學報. 2017(03)
[4]可用于建筑材料的電解錳渣性能試驗研究[J]. 佘思,黃海燕,馬澤宇,楊立凡. 中國錳業(yè). 2017(01)
[5]Preparation of MnO2 and calcium silicate hydrate from electrolytic manganese residue and evaluation of adsorption properties[J]. 李昌新,鐘宏,王帥,薛建榮,武芳芳,張振宇. Journal of Central South University. 2015(07)
[6]水熱合成水化硅酸鈣（C-S-H）的制備與表征[J]. 雷永勝,韓濤,王慧奇,靳秀芝,楊芳,曹紅紅,程芳琴. 硅酸鹽通報. 2014(03)
[7]水化硅酸鈣的制備及磷回收性能表征[J]. 關偉,吉芳英,陳晴空,晏鵬,張千. 功能材料. 2012(23)
[8]多孔硅酸鈣生物陶瓷的制備及體外活性和降解性研究[J]. 林開利,常江,汪正. 無機材料學報. 2005(03)
[9]水化硅酸鈣的結構及其變化[J]. 張文生,王宏霞,葉家元. 硅酸鹽學報. 2005(01)
本文編號：3061107
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