| 题名 | 建筑垃圾制备多孔材料的关键技术研究 |
| 作者 | 王川 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张付申 |
| 关键词 | 建筑废弃物 陶粒 水热反应 沸石 多孔结构 环境材料 C&D waste Ceramsite alkaline hydrothermal treatment zeolite porous structure environmental materials |
| 其他题名 | Investigation of key technologies for porous materials preparation from construction and demolition waste |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 随着中国经济的快速腾飞和房地产业的迅速发展，建筑垃圾的排放量逐年增加，目前已占到城市总固废量的30-40%。填埋作为建筑垃圾的主要处理手段已经远远不能满足当前的发展形势。因此，迫切需要一种有效的技术手段实现对建筑垃圾资源化利用。 本文利用建筑垃圾烧制陶粒，并对建筑垃圾陶粒进行了沸石化处理，目的 在于：一、减轻建筑垃圾的环境影响；二、开发以建筑垃圾为主要原料的新型环境材料。主要研究结果如下： （1）建筑垃圾的化学成分满足制备多孔材料发泡的基本要求，可以作为主要原料用于陶粒制备。利用热分析可以确定烧结温度大致为950℃。影响烧结产物性能的主要工艺参数为：发泡剂加入量、升温速率和保温时间。优化的工艺参数为：发泡剂质量比1/10，升温速率8~12℃/min，保温时间10~20min。确立了建筑垃圾制备陶粒的高效发泡剂，在烧结过程中，起到发泡效果的主要活性成分为无定形氧化硅和碳。 （2）制成的建筑垃圾陶粒具有低密度、低吸水率、高筒压强度等优点，可以用作骨料在建筑工业中得到应用。混凝土砌块的抗压试验中断口形貌表明：建筑垃圾陶粒较平整的表面可缓解应力集中和裂纹扩展，与普通建筑垃圾骨料相比可大大提高砌块的抗压强度。生物挂膜试验表明建筑垃圾陶粒的生物相容性好，其表面孔隙结构有利于生物的附着。经过烧结作用，建筑垃圾陶粒的重金属浸出性大大降低，可以满足在水处理中的应用标准。 （3）建筑垃圾陶粒具有一定的水热反应活性，在碱水热条件下可由外向内生成沸石结构。烧结过程中发生的高温相变使物相的反应活性显著提高，是沸石合成的基础条件。得到的沸石陶粒产品具有尺度不同的三级孔隙结构，其比表面积显著增加。反应后得到的沸石结构主要为方沸石，碱浓度、水热温度、反应时间等对产物有不同程度的影响。综合考虑可操作性、成本等因素，推荐的反应条件为：碱浓度1~2 mol，水热时间6~10 h，反应温度140~160 ℃。 （4）沸石陶粒具有复合的孔隙结构和较大的比表面积，对水中的重金属离子（Pb）具有很好的去除效果。沸石陶粒对铅离子的吸附符合Langmuir 吸附模型，最大吸附量为189.5 mg/g。 （5）利用铁负载的方法对沸石陶粒进行改性得到了一种高效的砷吸附剂 （FMZC）。XRD、SEM、BET 等分析表明了FMZC 表面形成了无定形铁化合物，并且其比表面积显著增加。吸附实验表明：一、负载过程中的静置时间对砷吸附量来说是重要影响因素；二、相比而言，在弱酸环境下FMZC 对砷离子的吸附量较大；三、FMZC 对砷离子的吸附规律符合Langmuir 吸附模型，最大吸附量为18.73 mg/g。FMZC 具有吸附量大、固液分离性能好、成本较低等优点，是一种很有应用前景的除砷剂。 |
| 公开日期 | 2014-09-03 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7668]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王川. 建筑垃圾制备多孔材料的关键技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
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