对检测烧结矿的实验参数进行优化，使其光谱信号的相对标准偏差（RSD）维持在4%左右。再结合内标法，分别选择合适的Fe元素谱线作为Ca、Si元素的内标谱线，利用内标后的比值与碱度值进行拟合分析。相比于无内标方法，其校准模型的决定系数（R²）从0.468提升至0.951，且预测值的相对误差最高为1.14%。结果表明，在实验条件优化下，内标法对烧结矿碱度的预测精确度高。

为实现工业废料的二次利用，将电石渣部分替代粉煤灰掺入碱激发粉煤灰-矿渣(AAFS)中，制备碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣复合凝胶材料(AAFSC)。本文考察了不同电石渣掺量下AAFSC的抗碳化性能，并通过压汞测试、热重分析、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析材料的微观结构。结果表明：经快速碳化作用，AAFSC的孔隙结构会向有害孔发展，抗压强度明显衰减；AAFSC在碳化前中期的抗碳化性能优于AAFS，但随碳化龄期延长，这种优势逐渐减小甚至消失；试验推荐的电石渣掺量质量分数为6%，此时AAFSC在碳化前中期具备最佳抗碳化性能，且在碳化后期仍具有最大抗压强度39.92 MPa；随电石渣掺量增加，AAFSC中Ca(OH)2含量增加，这些Ca(OH)2在碳化过程中被消耗，生成了方解石、霰石等碳酸盐。

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料，其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料，势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系，选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆，研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明，碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀，不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时，碱骨料反应会发生。

本文研究了植生混凝土的碱度及力学性能随CO2养护压力的变化规律,并结合X射线衍射定量相分析(XRD-QPA)、热重分析(TGA)及扫描电子显微镜(SEM)等方法,探讨了CO2养护压力对反应速率及产物生成的影响。结果表明: 增大CO2养护压力可提高硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)及氢氧化钙(CH)的碳化速率,同时可快速生成碳化致密层,有利于延缓CH的生成与溶出; 碳化反应生成的碳酸钙(CaCO3)及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶增大了水泥石密实度,可有效提升植生混凝土的抗压强度。与常压CO2养护相比,在CO2养护压力为0.3 MPa的条件下养护1 h,植生混凝土3 d抗压强度提高了72.8%,28 d抗压强度提高了4.8%,28 d的pH值由11.4降低至8.2。适度提高CO2养护压力对植生混凝土降碱和增强效果良好。

放射性焚烧灰中存在铝单质金属，其在碱激发水泥或硅酸盐水泥的高碱性孔溶液环境下会反应产生氢气，造成固化体膨胀与性能劣化。为克服此问题，本研究以水泥、硅灰和粉煤灰为主要原料，添加沸石、聚羧酸减水剂、定优胶和聚合硫酸铝协同改性制备低碱度水泥基材料，开展低碱度水泥基材料对模拟放射性焚烧灰的固化处置研究。结果表明：模拟放射性焚烧灰质量包容量为30%的低碱度水泥基材料固化体的28 d抗压强度达16.6 MPa以上，抗冻融性能、抗浸泡性能及抗冲击性能均满足GB 14569.1—2011《低、中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》的要求。Ce3+第42 d浸出率为4.41×10-9 cm/d，累计浸出分数为3.4×10-7 cm。低碱度水泥基材料固化模拟放射性焚烧灰过程中未产生大量氢气，其原因是，在早期孔溶液pH值较低，同时孔溶液中的高钙离子浓度延缓了焚烧灰中的单质铝与孔溶液发生反应释放氢气的速度，在后期孔溶液pH值低于11.75，焚烧灰中的单质铝不会与孔溶液发生反应。

以水泥、硅灰和粉煤灰为主要胶凝材料制备的低碱度水泥可应用于放射性焚烧灰的固化, 但其存在早期强度发展慢、后期强度不高的问题。本文以聚合硫酸铝作为添加剂激发火山灰材料反应活性, 通过测定不同掺量聚合硫酸铝加入后固化体的抗压强度、孔隙率及pH值变化,并结合水化产物组成与含量、水化放热特性等表征手段, 分析了聚合硫酸铝对低碱度水泥早期水化过程的影响规律和作用机理。结果表明: 掺入聚合硫酸铝可以显著提高低碱度水泥固化体的早期抗压强度, 使水化放热峰提前, 促进了火山灰反应的发生, 提高了水化产物的生成量, 使微观结构更加密实, 同时有效降低试样的早期碱度, 有利于抑制焚烧灰中活性铝的腐蚀反应。

为实现原位水质总碱度快速准确检测的需求, 融合顺序注射分析（sequential injection analysis, SIA）与连续光谱检测法, 设计了一种小型微量原位水质总碱度在线快速检测仪, 系统主要通过设计滴定池将SIA和连续光谱检测法应用于总碱度自动化滴定检测流程, 并对连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法进行实验研究。 基于国标总碱度检测中工业循环冷却水及地表水总碱度的测定标准, 设计了原位水质总碱度检测流程, 并以顺序注射技术为控制滴定流程基础, 在连续光谱扫描测量溶液检测过程的条件下, 使用酚酞和甲基橙作为指示剂, 对水质总碱度进行滴定分析。 通过连续光谱扫描对酚酞碱度及甲基橙碱度滴定过程进行监测, 以吸光度曲线552 nm处峰值归零作为酚酞碱度滴定临界值判断条件; 以吸光度曲线峰值由465 nm偏移至504 nm处作为甲基橙碱度滴定临界值判断条件; 分析通过滴加不同剂量酚酞和甲基橙指示剂所得溶液吸光度曲线得出最佳指示剂用量分别为0.01和0.04 mL。 该系统利用最小二乘拟合算法建立总碱度测定的回归模型, 并对检测系统及检测流程进行优化, 实验结果表明, 水质总碱度在0.20~25.00 mmol·L-1范围内与盐酸消耗量线性相关, 工作曲线拟合系数≥0.994 2; 测定总碱度重复性相对标准偏差（RSD）为0.207%~1.151%; 废液量≤16 mL; 最低检出限为0.03 mmol·L-1; 样品加标回收率在97.2%~102.3%之间; 与国标法对比实验结果无明显差别。 利用连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法对于提升水质总碱度检测仪的技术性能具有重要意义, 可适用于系统网格化监控地表水、 循环冷却水、 养殖循环水等多种监测应用平台。

通过实地光谱测量, 研究了不同碱化程度土壤上向日葵在不同生育期冠层光谱反射率、 红边参数及与对应的土壤碱化度和pH之间的关系。 结果表明, 不同碱化程度土壤上向日葵生育期冠层反射光谱具有绿色植物的光谱反射特征, 随着向日葵生育期的推进, 向日葵冠层光谱反射率逐渐增大, 到开花期在809 nm处形成一个高的反射峰。 在近红外短波范围, 向日葵光谱反射率随碱化程度的减轻而增大。 用红边一阶微分光谱特征参数分析, 向日葵冠层反射光谱红边位置在整个生育期处于702～720 nm之间, 并随着碱化程度的加重, 红边位置和红边斜率呈“蓝移”现象; 而在同一碱化程度水平上, 随向日葵生育期的推进, 红边位置和红边斜率均出现先“红移”后“蓝移”的现象。 相关分析和回归分析显示, 土壤碱化度、 pH与红边位置均呈极显著正相关和二次多项式关系, R2值分别为0745 6和0615 3。

为了提高生物质乙醇木质素的反应活性, 采用水热法在四种不同碱性条件下对生物质乙醇木质素进行催化活化处理。 运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、 核磁共振氢谱（1H-NMR）、 凝胶色谱（GPC）和有机元素分析手段研究了生物质乙醇木质素被四种碱（NaOH, KOH, K2CO3和Na2CO3）催化活化前后木质素的化学结构以及组分变化。 FTIR结果表明生物质乙醇木质素碱经处理后, 木质素的酚羟基特征吸收峰1 375 cm-1都有明显增大趋势, 醚键振动吸收峰1 116 cm-1减弱, 1 597和1 511 cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小; 1H-NMR分析结果表明酚羟基含量都有增大趋势, 增加顺序为: KOH>NaOH>K2CO3>Na2CO3, 其中KOH处理后的木质素酚羟基含量增加量为原木素的170%。 这由于离子半径大的钾离子更容易与木质素β—O—4醚键上的氧形成加和物, 进而发生醚键断裂反应, 生成新的酚结构衍生物。 GPC 表明生物质乙醇木质素碱处理后分子量分布向低分子区域扩展, 数均和重均分子量减小。 元素分析结果显示木质素经过水热反应处理后, C含量都有所增加, 而H和O含量则降低了, 表明木质素经水热反应处理过程中有脱羧基作用, 同时蛋白质的含量也有所降低, 提高了木质素的纯度。 这都有利于直接将木质素用于制备酚醛树脂胶黏剂。

为了解碱度对絮体的形成、破碎及再生过程的影响,采用PDA2000型透光脉动检测仪测定不同碱度下投加硫酸铝时高岭土悬浮液的絮凝指数(FI指数),并以强度因子和再生因子评价絮体的强度和再生能力。结果表明,碱度的高低在很大程度上会影响絮体的形成、破碎及再生过程,所形成絮体的颗粒随碱度的增加而减小。混凝剂投量和碱度高低共同决定了絮体的抗破碎强度,碱度越高,混凝剂投量越大,絮体的强度越高。在电中和作用下形成的絮体在低碱度下经一次破碎后恢复程度接近100%,在网捕卷扫作用下形成的絮体,无论碱度高低,从第2次破碎起,FI指数均以大于10%的幅度逐次下降,絮体不可恢复程度显著增大。