罗中秋
,
周新涛
,
贾庆明
,
郝旭涛
,
夏举佩
,
陈卓
,
左艳玲
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.09.019
利用砷酸根(AsO3－4)与钠明矾石结构中硫酸根(SO2－4)之间的类质同象取代形成砷钠明矾石固溶体是实现砷固化/稳定化的1种新方法.本文以硫酸钠(Na2 SO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3.18H2 O)和砷酸钠(Na3 AsO4.12H2 O)分别作为Na、Al和As源,研究溶液初始n(As/(As＋S))aq对砷钠明矾石合成的影响,同时采用XRD、ICP、SEM-EDS、FT-IR和TG-DSC等手段对其沉淀物进行表征分析.结果表明,当n (As/(As＋S))aq＝0~0．178时,沉淀物为钠明矾石相,砷最大键合率为8％；当n(As/(As＋S))aq＝0．185时,沉淀物为钠明矾石＋无定形相＋砷铝石三相混合物,砷在钠明矾石相中的键合率有所提高,可达14％.AsO3－4在钠明矾石结构中的键合机制为,AsO3－4直接取代结构中 SO2－4,两者的电荷差异通过结构中羟基(OH－)的质子化进行补充.随着AsO3－4对钠明矾石相中 SO2－4取代量的增加,晶胞参数 c、V 呈规律性轻微膨胀,原因归于 As-O 半径(0．1682 nm)大于S-O 半径(0．1473 nm).
关键词:
砷
,
固化/稳定化
,
钠明矾石
,
固溶体
郝旭涛
,
周新涛
,
罗中秋
,
陶志超
,
陈小凤
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.13.006
研究了不同种类早强剂、减水剂等功能外加剂对铬铁渣基复合材料性能的影响。通过单因素实验考察了不同掺量的 NaCl (NC)、Na2 SO4(NS)、NaF (NF)和Al2(SO4)3(AS)等4种无机早强剂对铬铁渣基复合材料性能的影响,利用正交试验考察4种早强剂与木钙(CL)减水剂的复配对复合材料性能及结构的影响,得出复合型外加剂的最佳方案及组成,即 NC为0．6％,NF 为0．6％,NS 为1．2％,AS 为0．7％,CL为0．25％。采用 XRD 和 SEM 等测试方法分析复合材料水化产物物相组成和微观形貌。研究表明,复合型外加剂加速并促进了铬铁渣基复合材料水化进程,降低孔隙率,提高复合材料的密实度。复合型外加剂具有减水和早强叠加效应,改善流动性的同时提高复合材料的强度,其3,28 d 抗压强度可达37．44和66．29 MPa,分别提高了46．6％和18．4％。将无机早强剂与减水剂进行复合设计,既能发挥无机早强剂的良好早强效果,又能弥补早强剂后期强度的不足。
关键词:
外加剂
,
铬铁渣
,
早强剂
,
减水剂
,
复合设计
郝旭涛
,
周新涛
,
蔡发万
,
陈卓
硅酸盐通报
本文介绍了一种铬铁渣的综合利用方法,用铬铁渣基胶凝材料制备低温陶瓷复合材料.通过单因素实验考察了铬铁渣、矿渣、粉煤灰、石灰、脱硫石膏等对胶凝材料性能的影响,得出了胶凝材料各组分的最佳配比,即:铬铁渣/矿渣/粉煤灰/矿物激发剂/脱硫石膏/石灰=40/20/7/24/4/5,其常温、常压7d和28 d抗压强度分别可达32.57 MPa和56.00 MPa.通过对胶凝材料净浆XRD、SEM微观分析,水化产物主要为水化硅酸钙和氢氧化钙等,水化产物相互叠加、交织成不规则的网状结构,28 d的水化结构已十分致密,使复合材料具有良好的物理力学性能.固化体试块7d和28 d Cr的毒性浸出浓度分别为0.0082 mg/L和0 mg/L,远低于国家Cr毒性浸出鉴别标准值(5.0mg/L),在综合利用了铬铁渣的同时,更好地稳定化其中的毒性元素Cr,具有一定的环境效益和经济益.
关键词:
铬铁渣
,
胶凝材料
,
抗压强度
,
毒性浸出
陈小凤
,
周新涛
,
罗中秋
,
陶志超
,
郝旭涛
,
陈卓
硅酸盐通报
化学沉淀法利用(亚)砷酸根(AsO33-/AsO43-)与多种金属阳离子形成难溶化合物,进而实现砷的固化/稳定化,在含砷废水除砷及含砷废弃物固化方面被广泛应用.本文简要介绍了国内外在化学沉淀法固化/稳定化除砷技术方面的研究现状,对不同低溶解度砷酸盐,包括砷酸钙(Ca-As盐)、臭葱石(FeAsO4·2H2O)、砷铝石(AlAsO4· 2H2O),及含砷明矾石族矿物(砷黄钾铁矾(KFe3(SO4)2.x(AsO4)x(OH)6)、砷钠明矾石(NaAl3(SO4)2-x(AsO4)x(OH)6)的砷毒性浸出特性进行了对比分析.研究表明:低溶解度的砷酸盐(砷酸钙、臭葱石、砷铝石)的砷浸出浓度均较高,超过5 mg/L,不利于长期堆存.而砷黄钾铁矾和砷钠明矾石固溶体具有溶解度低,固砷效率高等优点,其中砷钠明矾石固溶体具有更好的中长期稳定性,在pH为5～8时,其砷浸出浓度为0.01 ～0.1 mg/L.由此可见,利用砷钠明矾石固溶体固砷有望成为处理含砷废水和含砷废渣的一种潜在手段.
关键词:
化学沉淀法
,
砷酸盐
,
固溶体
,
固化/稳定化
,
毒性浸出
郝旭涛
,
周新涛
,
陈卓
,
满亮
,
陶志超
,
陈小凤
硅酸盐通报
磷酸盐化学键合材料是由金属氧化物与酸式磷酸盐通过酸碱中和反应形成以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料,作为固化重金属的基体材料并展现出广阔的应用前景,以固化体重金属毒性浸出行为评价其固化能力.该文重点针对镁系和钙系两类磷酸盐化学键合材料固化/稳定化重金属的最新研究进展及其固化机理进行了综述,对其固化机理及固化特性进行对比分析.并结合本课题组在利用工业废渣制备钙系磷酸盐化学键合材料及其在重金属固化特性等方面的研究,实现以废治废,为磷酸盐化学键合材料制备及其重金属固化研究提供了新思路.
关键词:
磷酸盐化学键合材料
,
重金属
,
固化
,
毒性浸出
陶志超
,
周新涛
,
罗中秋
,
陈小凤
,
郝旭涛
,
陈卓
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.09.022
含砷废渣作为一种持久性污染物被广泛关注，固化／稳定化技术是治理含砷废渣的一种行之有效的途径。对硅酸盐水泥基胶凝材料固砷效果以及其固化机理等方面的研究进行了综述，水泥水化过程中产生的大量Ca（OH）2与可溶性砷酸盐反应生成较为稳定的砷酸钙盐，降低砷的浸出浓度，从而实现砷的有效固化，但其存在污染物包容量小、耐久性差等缺点。本课题组提出了利用地聚物水泥（地聚物材料）固化含砷废渣，通过在地聚物材料水化聚合过程中，以同晶取代的方式实现 AsO43－与 SiO44－、AlO45－之间的化学键合，并辅以地聚物材料的高强、耐久性好的优良特性，利用地聚物材料固化含砷废渣实现砷的大容量、持久性地安全稳定固封。
关键词:
含砷废渣
,
固化/稳定化
,
地聚物材料
刘守庆
,
郝旭涛
,
周新涛
,
贾庆明
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.027
利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(pb2+、Cd2+、Cu2+)基体材料.研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响.结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2％时,材料性能最好,自然养护28 d和常压蒸汽养护24 h抗压强度分别可达25.65MPa和36.86MPa.随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3％时,自然养护28 d和蒸汽养护24 h试块抗压强度均大于10MPa,满足建筑材料要求.固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(pb2+、Cd2+、Cu2+)均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准.通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将pb2+、Cd2+、Cu2+固化在材料中.
关键词:
铬铁渣
,
磷酸盐化学键合材料
,
固化
,
重金属毒性浸出
周新涛
,
郝旭涛
,
彭金辉
,
罗中秋
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.026
采用X射线粉末衍射(XRD)、差热-热重同步热分析仪(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析铬铁渣基复合材料的水化产物的物相组成、微观结构和形貌特征,用甲醇法测定了复合材料的孔隙率.研究了复合外加剂对复合材料水化性能的影响及其作用机理.研究表明:掺入外加剂能显著提高复合材料的早期强度,水化初期大量的钙矾石(AFt)和水化硅酸钙凝胶(C-S-H)是复合材料早期强度的主要来源,水化后期外加剂能促进铬铁渣、矿渣等的二次水化反应,使其水化速度增长较快.C-S-H凝胶的不断形成和增多及其对体系孔隙的填充使复合材料的结构更加致密.
关键词:
复合外加剂
,
水化性能
,
钙矾石
,
水化硅酸钙
张明琴
,
周新涛
,
罗中秋
,
郝旭涛
,
何欢
,
史桂杰
硅酸盐通报
石灰-铁盐法处理工业含砷废水具有沉淀效率高、运行费用低、投加药剂种类少等优点,被广泛应用.本文在分析了石灰法处理含砷工业废水存在的问题基础上,综述了石灰-铁盐法沉淀含砷工业废水的机理及pH、铁砷比、温度等因素对沉砷效果的影响,通过实例分析石灰-铁盐法处理含砷酸性硫酸废水的工艺流程及效果,并对该方法存在的缺陷进行了分析.
关键词:
石灰法
,
石灰-铁盐法
,
含砷废水
,
砷酸钙
,
砷酸铁
