1 山东高速工程检测有限公司，济南 250003
2 山东省产品质量检验研究院，济南 250215
砂石骨料中附带的黏土矿物对水泥基材料的工作性能具有严重劣化作用，制约了聚羧酸减水剂的分散功能。本文通过Zeta电位、吸光度、X射线衍射等方法研究了聚合氯化铝对聚羧酸减水剂黏土吸附性的影响规律，进而研究了其对掺加钙基膨润土砂浆和混凝土工作性能的改善效果，并探明了相互作用机理。结果表明，聚合氯化铝降低了钙基膨润土对聚羧酸分子的表面吸附量，但不能抑制插层吸附作用，在一定程度上改善了聚羧酸减水剂的黏土耐受性。6%(质量分数)的聚合氯化铝改善了掺加钙基膨润土砂浆和混凝土的工作性能，这为解决实际工程中含泥骨料的使用难题提供了一种性价比较高的新策略。
聚合氯化铝 聚羧酸减水剂 膨润土 水泥基材料 工作性能 吸附 polyaluminium chloride polycarboxylate superplasticizer bentonite cement-based material workability adsorption
1 浙江大学温州研究院,温州 325036
2 浙江大学材料与工程学院,杭州 310058
3 田东昊润新材料科技有限公司,百色 531500
活性白土是一种常见的无机吸附材料,由膨润土经过酸改性获得。本文采用硫酸作为改性剂,活化改性膨润土制备高吸附活性的活性白土。通过单因素试验确定了活化温度A、活化时间B、酸用量C、液固比D的取值范围,并采用Box-Behnken 响应曲面法设计优化白土制备工艺参数,以大豆油中β-胡萝卜素的吸附率为响应值,分析4种工艺参数对吸附率的影响规律,并预测了最佳的工艺条件。结果表明,建立的吸附率响应曲面模型可靠,可用于活性白土吸附能力优化。活化时间和酸用量对吸附率的影响最大,在所选液固比范围内,液固比对吸附率影响不明显。预测的最佳吸附能力制备条件为: 活化温度92.5 ℃、活化时间5.5 h、酸用量40%(质量分数)、液固比4∶1。该条件下活性白土对β-胡萝卜素的吸附率为97.71%。
膨润土 活性白土 响应曲面法 吸附 β-胡萝卜素 工艺优化 bentonite activated bentonite response surface methodology adsorption β-carotene process optimization
1 西南大学工程技术学院, 重庆 400715
2 中建西部建设西南有限公司, 成都 610000
为解决当前水泥砂浆防渗抗裂能力较差的问题, 本文研制了一种新型水泥砂浆材料。通过制备不同掺量下的膨润土和玄武岩纤维改性水泥砂浆, 测试其抗渗性能和抗裂性能, 并对水泥砂浆的微观机理进行分析。结果表明, 在水泥砂浆中加入膨润土、玄武岩纤维后, 可增强其抗渗性能和抗裂性能。当混掺4%(质量分数)膨润土和0.4%(质量分数)玄武岩纤维时, 水泥砂浆抗渗压力值最大, 较未掺膨润土和玄武岩纤维时可提高61.11%, 抗渗等级为P8级; 同时, 掺入膨润土和玄武岩纤维后的水泥砂浆裂缝降低系数可以达80%以上, 抗裂等级属于Ⅰ级, 裂缝的特征表现为“少、细、短”。混掺膨润土和玄武岩纤维使水泥砂浆的密实度增加, 裂缝和孔洞减少。膨润土和玄武岩纤维的掺入未改变水泥砂浆的水化产物种类, 但使氢氧化钙的结晶度降低, 促使水化硅酸钙凝胶生成。
膨润土 玄武岩纤维 水泥砂浆 抗渗性能 抗裂性能 微观结构 bentonite basalt fiber cement mortar impermeability crack resistance microstructure
1 兰州大学土木工程与力学学院, 兰州 730000
2 兰州大学, 西部灾害与环境力学教育部重点实验室, 兰州 730000
高放废物处置库衬砌混凝土, 在地下水溶蚀作用下释放出“水泥浸出液”, 其化学成分经历4个阶段的演变过程。配制新鲜水泥浸出液模拟第I阶段水泥浸出液, 与高庙子膨润土粉末混合成悬液体系, 开展批式固-液静态反应, 评估中国处置库膨润土缓冲材料的长期化学稳定性。静态反应256 d期间, 分阶段采收的悬液分离成固、液两相。液相检测pH值、电导率和阳离子浓度。固相开展X射线衍射、Fourier红外光谱和扫描电子显微镜-能谱仪分析测试。固、液两相分析结果表明: 高庙子膨润土在新鲜水泥浸出液作用下, 同时发生蒙脱石矿物的溶解及伊利石/蒙脱石混层次生矿物的形成, 从而降低高庙子膨润土的缓冲性能。
高放废物处置 缓冲屏障 模拟水泥浸出液 膨润土 蒙脱石 high level waste disposal buffer barrier simulated cement solution bentonite montmorillonite
先进土木工程材料教育部重点实验室，同济大学材料科学与工程学院，上海 201804
为探明膨润土及其掺量对3D打印砂浆可打印性能的影响规律，采用流动度评价砂浆的可挤出性，并以高度保留率和贯入阻力评价其可堆叠性。此外，采用动态、静态剪切测试浆体的流变行为，从流变学角度分析膨润土对砂浆可打印性能的影响。结果表明：可打印砂浆流动度与净浆的塑性黏度存在良好的线性关系，与动态屈服应力存在良好的对数关系；高度保留率则与静态屈服应力存在良好的指数关系。一方面，膨润土增大了浆体的塑性黏度与动态屈服应力，从而导致砂浆的可挤出性能降低。另一方面，膨润土提高了浆体静态屈服应力和结构重建速率，从而提高砂浆的可堆叠性能。因此，适宜掺量的膨润土可使砂浆保持良好可挤出性，且改善砂浆的可堆叠性。当膨润土掺量2%时，打印试件顶底宽度比为0.96。
膨润土 3D打印 砂浆 流变性能 可挤出性能 可堆叠性能 bentonite 3D printing mortar rheological property extrudability buildability
1 武汉理工大学资源与环境工程学院, 武汉 430070
2 武汉轻工大学化学与环境工程学院, 武汉 430023
为解决膨润土钠化过程中矿浆变黏的问题, 系统研究了碳酸钠用量、矿浆浓度以及分散剂对钠化效果及矿浆黏度的影响, 探讨了降低矿浆浓度和加分散剂的作用机理。结果表明: 当采用降低矿浆浓度的方法时, “卡房”结构明显减少, 矿浆变黏的问题得到改善, 但同时会增大矿浆量, 增加处理难度; 当采用添加分散剂焦磷酸钠的方法时, 磷酸根离子吸附在蒙脱石的正电性边缘, 可以增加蒙脱石之间的排斥力, 从而降低矿浆的黏度, 有利于提高钠化效果。当焦磷酸钠用量为0.5%（质量分数）、矿浆浓度为5%（质量分数）、碳酸钠用量为5%（质量分数）时可制得高品质的钠基膨润土, 与未钠化相比, 在该条件下钠化1.5 h, 得到的钠基膨润土胶质价由95 mL/15 g提高至975 mL/15 g, 膨胀指数由8 mL/2 g提高至25 mL/2 g。
钙基膨润土 钠化 碳酸钠 矿浆黏度 焦磷酸钠 calcium bentonite sodium modification sodium carbonate pulp viscosity sodium pyrophosphate
1 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室, 呼和浩特 010051
为提高土-膨润土(SB)隔离屏障的渗透性及其对苯酚的吸附效果, 制备一种聚丙烯酰胺改良土-膨润土(PSB)。研究聚丙烯酰胺掺量、苯酚浓度、干湿作用、冻融作用对PSB隔离屏障渗透系数的影响及对苯酚的吸附效果, 并从微观层次揭示其作用机理。结果表明: 苯酚浓度对PSB隔离屏障渗透系数没有影响; 干湿作用下PSB隔离屏障渗透系数增加但仍保持在同一个数量级, 而冻融作用下隔离屏障渗透系数增大1~2个数量级; 聚丙烯酰胺可使干湿、冻融作用下隔离屏障的渗透系数有所降低,即可有效抑制干湿、冻融的破坏作用; 掺加0.7%(质量分数)聚丙烯酰胺的PSB隔离屏障对苯酚的吸附率可达69%以上, 相比SB隔离屏障吸附率约提高50%, 且随着苯酚污染液浓度增加, 吸附率逐渐提高。该研究可为苯酚污染的隔离与封闭提供理论依据与参数支持。
土-膨润土 聚丙烯酰胺 渗透系数 吸附率 孔隙结构 干湿作用 冻融作用 soil-bentonite polyacrylamide permeability coefficient adsorption rate pore structure dry-wet cycle freez-thaw cycle
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
3 广东三和管桩股份有限公司, 中山 528403
4 武汉理工大学国际材料科学与工程学院, 武汉 430070
5 中山市武汉理工大学先进工程技术研究院, 中山 528400
为了实现超高性能混凝土(UHPC)流变特性的高效调控, 采用膨润土作为辅助胶凝材料并对制备的UHPC进行了性能评估, 包括UHPC浆体的流动度、静态屈服应力、动态屈服应力、塑性黏度和触变性, 并系统分析了不同掺量的膨润土对UHPC浆体流变性能的影响。结果表明: 随着膨润土掺量增加, UHPC浆体的流动度整体表现为下降趋势, 下降幅度逐渐增大; 当膨润土掺量由0%增加到15.0%(质量分数)时, UHPC浆体静态屈服应力、动态屈服应力和塑性黏度均显著增大, 分别提高了约17.05倍、5.78倍和1.16倍; 随着膨润土掺量增加, 滞回环面积和触变指数增大, 触变性得到明显改善。同时, 掺入膨润土后仍然满足UHPC的优异力学性能要求。
超高性能混凝土 膨润土 流变性能 屈服应力 塑性黏度 触变性 抗压强度 ultra-high performance concrete bentonite rheological property yield stress plastic viscosity thixotropy compressive strength
1 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
2 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400045
膨润土是由比例为2∶1的Si—O四面体和Al—O八面体交替组成具有层状结构的硅酸盐天然黏土矿物, 膨润土的多孔结构、 化学组成、 可交换离子类型以及较小的晶体尺寸, 赋予了膨润土具有化学活性表面积大、 阳离子交换容量大以及孔隙率高的独特性能, 广泛应用于石化、 冶金、 食品、 医药和环保等各个领域。 在膨润土的开发利用过程中, 其所含元素As可能通过迁移对人体健康构成潜在风险。 采用硝酸-盐酸-氢氟酸对膨润土进行微波消解, 加入高氯酸在电热板上对消解溶液继续进行低温消解, 利用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)联用多模式样品引入系统(MSIS)测定膨润土中总As含量。 采用25%(w/v)碘化钾为预还原溶液对As的形态进行预还原, 将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ), 利用硼氢化钠/氢氧化钠在MSIS中将As(Ⅲ)转变为气态氢化物(AsH3), 通过优化MP-AES的最佳观测位置和雾化气流量, 获得最佳分析性能, 选择188.979 nm为As的分析波长避开了谱线重叠干扰, 使用快速线性干扰校正(FLIC)模型校正了背景干扰, 选择261.542 nm为内标元素Lu的分析波长校正了基体效应。 As的检出限(LOD)为0.41 μg·L-1, 通过测定国家标准参考物质对分析方法进行评价, As的测定值与标准参考物质的认定值一致, 相对标准偏差(RSD)≤2.80%, 验证了方法的准确性好, 精密度高。 对来自中国不同产地的12个膨润土的分析显示, 所有样品中总As的浓度相对较低(As的平均含量在3.51~12.6 mg·kg-1之间), 按照中华人民共和国国家标准GB 2760—2014食品安全国家标准食品添加剂膨润土中规定的总As浓度限量标准, 所有膨润土样品中的As含量均没有超标。 采用大气氮气为等离子体气的MP-AES降低了运行成本, 提高了分析效率, 为膨润土的质量控制提供了可靠的方法, 具有运行安全稳定、 操作简单快速、 适用性强等优点。
膨润土 微波等离子体原子发射光谱 总As 氢化物发生 快速线性干扰校正 Bentonite Microwave plasma atomic emission spectrometry Total As Hydride generation Fast linear interference correction 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3671
新疆师范大学 化学化工学院, 乌鲁木齐 830054
为了提高红磷催化剂的光催化性能, 选择剥离膨润土(EB)为载体, 将水热处理后的红磷(HRP)负载在EB上, 制得EB/HRP复合光催化剂, 并通过不同手段对催化剂进行表征。选择罗丹明B为模型污染物, 考察了EB/HRP复合光催化剂的光降解性能。结果表明, 随着EB含量的增加, EB/HRP复合光催化剂的光降解效率呈现先增加后减小的趋势, 当EB的质量分数为9%时, 复合光催化剂(EB9/HRP)表现出最强的吸附性能和光降解性能, 其降解速率常数k值为0.0641 min-1, 是HRP的2倍。另外, 经过五次循环光降解实验, EB9/HRP仍具有较高的光催化活性(96.8%)。因此, EB9/HRP复合催化剂具有较好的光催化活性和稳定性, 有望成为一种降解污染物的高效而稳定的光催化剂。
红磷 膨润土 吸附富集-定位光降解 光催化剂 red phosphorus bentonite adsorption enrichment-localized photodegradation photocatalyst
