本文研究了单掺丁苯胶粉(SBR)和复掺SBR/纳米SiO2(NS)对水泥基材料抗折强度、抗压强度、吸水率、抗氯离子渗透系数的影响规律, 并采用XRD、DSC-TG、FTIR、SEM-EDS、MIP等手段对水泥基材料水化产物和微观结构进行分析, 探究单掺SBR和复掺SBR/NS对水泥基材料强度及抗渗性能的影响机理。结果表明, 复掺SBR/NS显著改善了由单掺SBR引起的水泥基材料早期强度下降的问题, 单掺SBR和复掺SBR/NS均可降低试样的吸水率、吸水速率和非稳态氯离子迁移系数, 且复掺效果优于单掺。微观测试表明: 单掺SBR可降低Ca(OH)2的含量, 减少有害孔和多害孔的数量, 增加结构整体性; 复掺SBR/NS可进一步降低Ca(OH)2的含量, 促进水化反应生成更多C-S-H, 提高C-S-H的聚合度, 降低最可几孔径, 减少少害孔、有害孔和多害孔的数量, 降低水化产物的钙硅比, 从而增强试样的抗折强度和抗压强度并提高其抗渗性能。

采用量热仪、X射线衍射仪、热重、扫描电镜、电感耦合等离子光谱等方法研究了苯丙共聚物(SA)对硫铝酸钙胶结料-无水石膏复合体系早期水化的影响。结果表明：SA会延缓水化进程，减少水化加速期钙矾石(AFt)、单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和Al(OH)3 (AH3)含量，促进AH3与石膏和氢氧化钙反应生成AFt，并促进水化后期AFt向AFm转变。同时，SA会迅速降低体系孔溶液的表面张力，随着水化反应进行表面张力趋于稳定；SA也提高了孔溶液的pH值，增大OH-浓度，影响了体系中Ca2+、SO42-QUOTE和［Al(OH)4］-的浓度和比例，减小水化初期水化产物的离子浓度积，降低水化产物析出速率，进而延缓水化进程、减少水化产物。

本文研究了温度为20 ℃, 相对湿度为90%(RH90%)和60%(RH60%)时, 硫铝酸钙膨胀剂(CSA)与氧化镁膨胀剂(MEA)对丁苯乳液改性砂浆的工作性能、力学性能与收缩性能的影响。结果表明, 丁苯乳液改性砂浆的流动度随着2种膨胀剂掺量的增加均先增大后降低。在RH90%与RH60%下, CSA掺量分别为水泥质量的6%与10%时, 砂浆的抗折与抗压强度最高。2种相对湿度下, CSA都可有效降低砂浆干燥收缩; RH90%下掺8%MEA可提升砂浆抗折与抗压强度, 亦可有效补偿砂浆后期干燥收缩; RH60%下掺8%MEA会降低砂浆抗折与抗压强度, 且无法有效补偿砂浆的干燥收缩。

脱硫灰作为半干法脱硫技术主要副产品, 其利用难度大且成本高, 导致大量脱硫灰以直接堆放和填埋的方式处理, 不但造成环境污染, 而且浪费潜在资源。 橡胶作为广泛应用的聚合物材料, 在橡胶制备加工过程中需大量使用填料改善其力学性能、 加工性能和填充增容。 炭黑与白炭黑作为常用的橡胶填料, 其不仅生产工艺繁杂, 而且对能源和资源消耗量大, 导致成本较高。 面对上述问题, 如何利用脱硫灰开发一种价格低廉的无机橡胶填料, 既是固体废弃物高附加值利用又是资源可持续发展的重要途径之一, 也是橡胶企业大幅降低填料成本提高经济效益的重要途径之一。 由于脱硫灰属于无机材料, 橡胶属于有机材料, 为了更好的降低脱硫灰界面与橡胶界面（无机界面/有机界面）的不相容性, 需要对脱硫灰进行化学改性处理。 以该课题组前期取得的研究成果为基础, 创新性以改性脱硫灰取代部分炭黑制备改性脱硫灰基生态橡胶。 利用XRD对改性脱硫灰基生态橡胶制备过程各阶段的生产物质进行测试, 即丁苯橡胶密炼胶制备阶段、 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶制备阶段和改性脱硫灰基生态橡胶制备阶段, 从微观层面揭示丁苯橡胶密炼胶制备过程、 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶制备过程和改性脱硫灰基生态橡胶制备过程, 阐明硫化过程中丁苯橡胶密炼胶与改性脱硫灰的结合机理。 同时采用SEM对丁苯橡胶密炼胶与改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶的微观形貌进行测试, 以进一步佐证所获得的相关机理。 结果表明： 改性脱硫灰加入丁苯橡胶密炼胶后, 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶的最大转矩Fmax大幅下降、 最小转矩FL保持稳定、 ΔF=Fmax-FL显著下降, 同时焦烧时间t10与正硫化时间t90均缩短。 硫化诱导期为0~387 s、 硫化反应期为387~1 586 s和硫化平坦期为1 586~1 800 s。 在硫化诱导期形成非交联网络结构、 硫化反应期前期形成基本交联网络结构、 硫化反应期后期完善交联网络结构和硫化平坦期保持交联网络结构。 以期为高附加值的脱硫灰资源化利用提供一定理论依据和技术支持。

在室内条件下提取了苯乙烯在不同土壤中的光谱诊断波段及其范围,并以其作为土壤中苯乙烯识别及其含量预测的依据。采用微分处理法与光谱数据转换法对土壤光谱反射率进行处理,以增大样品之间的光谱变化差异,并采用多元线性回归(SMLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVMR)方法建模以预测不同土壤中的苯乙烯含量。结果表明,受苯乙烯污染的不同土壤的光谱特征分别位于1800,2200,2400 nm附近;受自身理化性质及苯乙烯含量影响,土壤光谱反射率的降速先增大后减小,直至苯乙烯在土壤中饱和,反射率变化趋于稳定。PLSR模型对土壤中苯乙烯含量的预测效果最优,SMLR模型次之,SVMR模型较差。PLSR模型的决定系数为0.982~0.998,模型稳定性强,其校正标准差与预测标准差的差值为0.004~0.016,模型预测精度高。

为了实现萘酰亚胺水性化以及提高与纸张的结合性，通过乳液聚合法制备了聚苯乙烯荧光乳液，并对其合成条件进行了优化。通过红外、凝胶渗透色谱法确定其结构；利用紫外、荧光光谱测定其光学性能；采用扫描电镜和透射电镜对其形貌进行了观测。通过计算得出其荧光量子产率为78.57%。聚合物涂布于纸张表面后，初始白度增大了8.19%(ISO)。在紫外老化箱老化48 h后，涂有聚合物的纸张的白度分别比空白纸和涂有小分子荧光增白剂的纸张下降了3.68%(ISO)和3.16%(ISO)，说明所制得的聚合物乳液与纸张结合性好，具有一定的增白及返黄抑制作用。

以铁水脱硫渣作为研究对象, 利用铁水脱硫渣作为橡胶填料取代部分炭黑与丁苯橡胶进行复合, 制备铁水脱硫渣/丁苯橡胶。 利用多种方法测试铁水脱硫渣/丁苯橡胶的性能, 采用傅里叶变换红外光谱仪测试硫化过程中不同阶段铁水脱硫渣的结构组成。 结果表明: 利用铁水脱硫渣部分替代炭黑, 可达到补强效果与降低补强剂成本的目的。 铁水脱硫渣/丁苯橡胶的正硫化时间(t90)为25.08 min, 其焦烧期为0~15 min、 热硫化期15~25 min和硫化平坦期25~45 min。 在焦烧期铁水脱硫渣可以提供碱环境, 利于增加丁苯橡胶流动性; 在热硫化期与硫化平坦期, 铁水脱硫渣中Ca2SiO4能够持续加速发生水化反应生成C—S—H凝胶, 达到对丁苯橡胶补强的效果。 另外, 铁水脱硫渣可以避免铁水脱硫渣/丁苯橡胶过硫化期的出现。

苯乙烯对人体健康和自然环境具有极大的危害, 是国际卫生组织确认的致癌物。 历年来, 苯乙烯泄漏事故频繁发生, 对饮用水安全造成了极大的隐患。 对水中苯乙烯污染进行快速监测并采取切实有效的应急处理措施有助于保障饮用水的卫生安全。 利用三维荧光光谱技术对苯乙烯的水溶液进行分析, 发现在Ex255/Em305处有一个明显的荧光峰, 荧光峰值与苯乙烯溶液浓度呈现良好的线性相关, 相关系数r达到了0.995 7, 其颜色随浓度增加而变深。 苯乙烯中共有4个共轭π键, 其中苯环具有大的共轭π键结构, 乙烯基上同样具有一个共轭π键。 同时, 苯乙烯的分子结构中, 碳原子处于同一个平面上, 属于平面构型且具有一定的刚性, 符合强荧光物质所具有的特征。 因此通过三维荧光扫描结合苯乙烯的荧光特性, 能快速测定水体中苯乙烯浓度及判断水体的污染程度。 粉末活性炭可以有效地吸附去除水中的苯乙烯。 当苯乙烯在源水中的浓度达到《生活饮用水卫生标准》规定的限值0.02 mg·L-1时, 采用180目的粉末活性炭, 投加量为15 mg·L-1时, 苯乙烯浓度可降至0.001 mg·L-1, 去除率达95.5%。

基于自主搭建的加湿串联差分迁移率分析仪(hygroscopic tandem differential mobility analyzer, H-TDMA)和实 验室烟雾箱模拟系统,分别对有无种子气溶胶(硫酸铵)存在的条件下,苯乙烯臭氧氧化反应体系产生的二次有机 气溶胶(secondary organic aerosol, SOA)的吸湿性进行了研究。通过对反应产生的不同粒径 的SOA粒子(70 nm, 85 nm, 100 nm)的吸湿性测量,发现无论有无种子气溶胶的存在,产生的SOA粒 子的吸湿生长因子(growth factor, GF)(相对湿度为85%)都随着反应时间的继续而逐渐增大; 并且在有硫酸铵种子气溶胶存在的条件下产生的SOA的吸湿性比无种子气溶胶情况下产生的粒子的吸 湿性更强,但比纯的硫酸铵无机气溶胶的吸湿性要小。分析表明随着氧化反应的进行,更多的吸湿 性较大的高极性氧化产物分配到SOA粒子中,导致这些粒子的GF由反应初始阶段的<1逐渐增大到>1; 而在有种子气溶胶存在的条件下产生的SOA粒子,由于受硫酸铵种子气溶胶较强吸湿性的影响, 比没有种子气溶胶时产生的纯SOA相对要强,但这种影响受限于外层包裹的有机组分的较低的吸湿 性(相对于硫酸铵),因此远小于纯硫酸铵气溶胶的吸湿生长因子。而不同粒径的SOA粒子的吸湿性生 长因子随时间的演化关系所表现出来的一致性,也表明了在本实验条件下,产生的SOA气溶胶粒子的化学组成不依赖于粒子的粒径。