水化普通硅酸盐水泥颗粒吸附水中磷酸盐研究
磷酸镁水泥混凝土耐久性试验研究
磷酸镁水泥混凝土耐久性试验研究发布时间：2021-10-23T20:59:22.772Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：程洪振[导读] 摘要：近年来，作为一种新型的水泥混凝土修补材料，因其具有凝结快、强度高、与老昆明混凝土粘结强度高、外观颜色接近、耐磨性好等优点，越来越受到相关领域研究人员和技术工作者的重视，成为混凝土结构维修加固的研究热点之一。
洛浦天山水泥有限责任公司新疆和田 848200摘要：近年来，作为一种新型的水泥混凝土修补材料，因其具有凝结快、强度高、与老昆明混凝土粘结强度高、外观颜色接近、耐磨性好等优点，越来越受到相关领域研究人员和技术工作者的重视，成为混凝土结构维修加固的研究热点之一。
事实上，修复材料的耐久性并不像预期的那样。
在环境因素的长期作用下，修补材料的物理力学性能大大衰减甚至完全丧失，是混凝土结构修补最终失败的重要原因。
关键词：磷酸镁水泥；干缩性；耐水性；抗渗性；耐氯盐腐蚀性；磷酸镁水泥混凝土耐水性差。
添加硅溶胶或HEA防水剂可显著提高其耐水性和抗渗性。
由于孔隙率的降低和孔结构的显著改善，硅溶胶的抗渗效果更好。
氯盐和硫酸盐腐蚀试验结果表明，磷酸镁水泥混凝土具有良好的耐腐蚀性能。
一、原材料1.水泥材料。
磷酸镁水泥的基本配方由磷酸二氢钾、氧化镁和硼砂组成。
因为磷酸二氢钾与氧化镁反应太快，不方便修复。
硼砂是最常见的缓凝剂，其溶解产生的B4o72-快速吸附在MgO颗粒表面，形成以b4o 72-1和Mg2+为主的水化产物层，阻碍了MgO的溶解以及K+和P043-与MgO颗粒的接触。
磷酸镁水泥的基本配方由10%粉煤灰、10%普通硅酸盐水泥、5%石膏、0.3%聚磷酸钠复合改性而成：普通硅酸盐水泥和粉煤灰不仅可以降低修补材料的成本，还可以优化体系的颗粒组成，提高体系水化产物的密实度；聚磷酸钠可以进一步延缓凝结时间，石膏可以抵消聚磷酸钠对强度的负面影响。
2．防水剂。
主要使用两种防水剂，即硅溶胶和HEA高效防水剂。
热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究
关键词
硅酸钙热活化Biblioteka 磷吸附速 率
Ａｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ａ ｔ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕ ｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ
环 境 污 染 与 防治
第３ ６ 卷
第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
热活化硅酸钙对水 溶液 中磷吸附动 力学研究 ＊
韩 剑 宏 张 婷 婷 王 维 大 。 孙 俊 民。 张战 军。
（ １ ． 内蒙 古 科 技 大 学 能 源 与 环 境 学 院 ， 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ １ ０ ； ２ ． 北京科技大学土木与环境工程学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ５ ０ ） ３ ． 大 唐 国际 发 电股 份 有 限 公 司 高铝 煤 炭 资源 开发 利 用 研 发 中心 ， 内蒙 古
摘 要 将 硅酸钙进行高温热活化后作为 吸附剂， 研究 了其对水溶 液中磷酸盐 的吸附动 力学特性 ， 考察 了热活 化硅 酸钙投加
量、 溶液 ｐ Ｈ对磷去除效果的影响， 并 对 其 动 力 学 特 性 进 行 了研 究 。结果 表 明 ， 投加量为 ６ ｇ ／ Ｌ， ｐ Ｈ 为 ８时 磷 去 除 率 可 达 ９ ９ 以上 ； 热 活化 硅 酸 钙 对 磷 酸 盐 吸 附 过 程 符 合 准二 级 动力 学 方 程 和 颗 粒 内扩 散 方 程 ， 其 准二 级 吸 附速 率 常 数 随 磷 酸 盐 浓 度 的增 大 而减 小 ； 而
高岭土的磷酸盐吸附和水源净化
高岭土的磷酸盐吸附和水源净化背景介绍：水是生命之源，对于人类和其他生物来说，拥有清洁、安全的水源至关重要。
然而，全球范围内的水污染问题日益严重，特别是含有磷酸盐的水污染已成为全球面临的严重挑战之一。
磷酸盐污染不仅对水生态系统造成损害，还可能引发藻类爆发和有害藻华现象，使得水源变得不适宜饮用和农业灌溉。
因此，寻找高效的磷酸盐吸附剂成为一项紧迫的任务。
高岭土的性质与应用：高岭土是一种常见的天然矿物，主要成分为硅酸铝，具有较大比表面积、丰富的孔隙结构和优良的化学稳定性。
由于其特殊的性质，高岭土被广泛应用于催化剂、吸附剂和水处理领域。
高岭土的磷酸盐吸附机制：磷酸盐在水环境中主要以磷酸氢根离子（H2PO4-）和磷酸根离子（HPO42-）存在。
高岭土具有丰富的氢氧基团（OH-），可以与磷酸盐中的氢氧基团形成氢键和化学键。
这些键的形成使得高岭土的表面带有正电荷，吸附并固定磷酸盐离子。
同时，高岭土的比表面积和孔隙结构也提供了更多的吸附位置，增强了磷酸盐的吸附能力。
高岭土的吸附性能：研究表明，高岭土具有较高的磷酸盐吸附能力。
一方面，其比表面积大于200m2/g，具有良好的吸附容量；另一方面，高岭土还能通过改变pH值调节吸附效果，pH为4时吸附效果最佳。
此外，高岭土还具有良好的水解稳定性和再生性能，可以循环使用。
高岭土在水源净化中的应用：高岭土的磷酸盐吸附性能使得它成为一种理想的材料用于水源净化。
通过将高岭土制成颗粒或改性成膜，可以方便地将其用于水处理设备中。
研究表明，高岭土可以高效去除水中的磷酸盐，使得废水得到净化，同时可以降低对环境的污染。
此外，高岭土还可与其他材料结合形成复合吸附剂，进一步提高磷酸盐的吸附效果。
例如，将高岭土与活性炭、交联聚合物等相结合，可以形成具有高吸附能力和选择性的复合吸附剂，使得废水中的磷酸盐被彻底去除。
未来发展方向：虽然高岭土在磷酸盐吸附和水源净化方面已取得了很大的突破，但仍有许多挑战需要解决。
混凝土中的水化反应原理
混凝土中的水化反应原理一、引言混凝土是一种常见的建筑材料，被广泛应用于建筑结构中。
混凝土的主要成分是水泥、砂、石和水，其中水泥是混凝土中最为重要的成分之一。
在混凝土中，水泥与水发生水化反应，产生硬化的物质——水化产物。
水化反应是混凝土达到强度和耐久性的主要途径。
本文将深入探讨混凝土中的水化反应原理，包括水泥的组成、水化反应的化学反应式、水化反应的影响因素、水化产物的种类和影响等方面。
二、水泥的组成水泥是由石灰石和粘土等原材料经过烧成、磨碎制成的粉末状物质。
根据水泥的主要成分和用途不同，可分为硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥等多种类型。
硅酸盐水泥是混凝土中使用最为广泛的一种水泥，其主要成分是石灰石和粘土，经过烧成和磨碎后得到。
硅酸盐水泥中的主要化学成分是三氧化二硅和三氧化三铝。
水泥中的三氧化二硅和三氧化三铝是水泥水化反应的主要成分。
三、水化反应的化学反应式水泥与水发生水化反应，产生的主要产物是硅酸盐水化物和氢氧化钙。
水化反应的化学反应式如下：2Ca3SiO5 + 7H2O → 3CaO · 2SiO2 · 4H2O + 3Ca(OH)2Ca2SiO4 + 3H2O → CaO · 2SiO2 · 3H2O + Ca(OH)24CaO · Al2O3 · Fe2O3 + 7H2O → 2Ca3Al2O6 · 4H2O +4Ca(OH)22CaO · Al2O3 · SiO2 + 4H2O → 3CaO · 2SiO2 · 3H2O + Ca(OH)2其中，Ca3SiO5和Ca2SiO4是水泥中的主要成分，CaO是氧化钙，SiO2是二氧化硅，Ca(OH)2是氢氧化钙，Ca3Al2O6是三钙铝酸盐，Al2O3是三氧化二铝，Fe2O3是三氧化二铁。
四、水化反应的影响因素1.水泥中的成分和配合比水泥中的成分和配合比是影响水化反应的关键因素。
缓凝剂缓凝机理及实验研究
按照化学成分, 缓凝剂分为有机缓凝剂和无机缓凝剂两种。常用的有机缓凝 剂包括: 木质素磺酸盐及其衍生物、羟基羧酸及其盐( 如酒石酸、酒石酸钠钾、 柠檬酸等) 、多元醇及其衍生物和糖类等碳水化合物。其中, 多数有机缓凝剂通 常具有亲水性活性基团, 因此兼具减水作用, 又称为缓凝减水剂。无机缓凝剂包 括: 硼砂, 氯化锌, 铁、铜、锌的硫酸盐、磷酸盐和偏磷酸盐等。
2.3 糖类、多元醇类及其衍生物 醇类化合物对硅酸盐水泥的水化反应具有不同程度的缓凝作用, 其缓凝作用在于羟基吸附在水泥颗粒表面与水化产物表面上的O2- 形成 氢键, 同时, 其他羟基又与水分子通过氢键缔合, 同样使水泥颗粒表面形 成了一层稳定的溶剂化水膜, 从而抑制水泥的水化进程。在醇类的同系 物中, 随其羟基数目的增加, 缓凝作用逐渐增强。一元醇随烷基的增加 表面活性增强, 直链的正辛烷可以吸附在气液相界面上形成单分子膜, 起到保湿作用, 有利于防止水化、混凝土表面干缩裂缝的产生。丙三醇 具有强烈的缓凝作用, 掺量过大甚至可以使水泥水化过程完全停止。单 糖、低聚糖, 如葡萄糖、蔗糖等, 均具有较强的缓凝作用, 它们的缓凝机 理与醇类相同。
2.缓凝剂的缓凝机理
2.1 无机类缓凝剂 水泥的水化过程本质上就是一种低溶解度的固体与水生成更低溶解度的固体产 物的反应过程。也就是说, 这是一个随水泥浆体系中液相量不断消耗, 而与之相 接触的固相量不断增加的过程。无机电解质的加入( 尤其在水泥水化初期) 会影响Ca( OH) 2, C- S-H 析出成核及C-A- S-H 的形成过程, 进而对水泥的凝结 硬化产生影响。
谢谢大家！
表3.1 不同石膏的缓凝作用
石膏种类
化学式
溶解度 ／(g性无水石膏 天然无水石膏
混凝土中添加磷酸盐的性能试验研究
混凝土中添加磷酸盐的性能试验研究一、引言混凝土中添加磷酸盐已成为近年来的研究热点之一。
磷酸盐作为化学添加剂，可以改善混凝土的力学性能、耐久性能和抗裂性能等。
本文将进行混凝土中添加磷酸盐的性能试验研究，探讨磷酸盐对混凝土性能的影响。
二、研究内容1. 实验材料本次试验选用的混凝土配合比为水泥：砂：石灰石：骨料=1：2.75：4.25：7.5，水灰比为0.45。
磷酸盐选用的是三聚磷酸钠（Na5P3O10），掺量分别为0.5%、1%、1.5%、2%。
所有材料均按照国家标准进行配制。
2. 实验方法2.1 混凝土强度试验根据GB/T 50081-2002《混凝土标准试验方法标准》对混凝土进行抗压强度试验和抗拉强度试验，以比较不同掺量磷酸盐对混凝土强度的影响。
2.2 抗渗性试验根据GB/T 50082-2009《混凝土耐久性能试验规程》对混凝土进行抗渗性试验，在试验中比较不同掺量磷酸盐对混凝土抗渗性的影响。
2.3 微观结构试验采用扫描电子显微镜（SEM）对掺加不同掺量磷酸盐的混凝土微观结构进行观察和分析，以探讨磷酸盐对混凝土微观结构的影响。
三、实验结果和分析1. 混凝土强度试验结果在试验中，分别掺加了0.5%、1%、1.5%、2%的磷酸盐。
试验结果表明，掺加磷酸盐后，混凝土的抗压强度和抗拉强度均有所提高。
其中，当磷酸盐掺量为1.5%时，混凝土的抗压强度和抗拉强度提高幅度最大，分别提高了10.2%和9.5%。
2. 抗渗性试验结果在试验中，将混凝土分别浸泡在水中和饱和的Ca（OH）2溶液中，测试其渗透性。
试验结果表明，掺加磷酸盐后，混凝土的渗透性有所降低。
其中，当磷酸盐掺量为1.5%时，混凝土的渗透性降低幅度最大，分别降低了8.2%和6.7%。
3. 微观结构试验结果在试验中，对混凝土微观结构进行了观察和分析。
试验结果表明，掺加磷酸盐后，混凝土中的钙矾石晶体尺寸有所减小，孔隙结构得到改善，从而提高了混凝土的密实性和耐久性。
自来水厂污泥对养殖废水中磷的吸附研究
187中国航班气象与环境Meteorology and EnvironmentCHINA FLIGHTS自来水厂污泥对养殖废水中磷的吸附研究*梅思俐1 冉云龙21华北水利水电大学环境与市政工程学院 2河南水利投资集团有限公司摘要：相对生物法、化学法而言，吸附法降低废水中磷含量的成本低、效果优，将自来水厂脱水铝污泥作为吸附剂取得了良好的吸附效果。
本文主要研究了初始磷溶液含量、pH 值、污泥粒径、铝污泥投加量、吸附温度等因素对污泥吸附养殖废水中磷的影响，可为降低水体富营养化水平提供参考依据。
关键词：自来水厂污泥；养殖废水；磷吸附1 引言国家逐渐提升废水排放的磷浓度控制标准，以降低水体富营养化水平，是废水处理面临的挑战。
随着乡镇地区养殖规模的扩大，不断产生的大量养殖废水，是乡村环境日益遭受威胁的重要原因之一[1]。
养殖废水中磷含量比较高，与污水处理目标中磷浓度控制相违背，为此，必须选取高性价比、高效率的磷去除方法，降低水体富营养化水平。
生物法、化学法和吸附法是使用频率较高的除磷方法，大量实践研究表明，吸附法处理成本低、除磷效果好，寻找合适的磷吸附剂成为除磷研究的重点问题。
自来水厂净水过程中，采用铝盐作为絮凝剂净化水中的污染物，生产期间产生大量脱水铝污泥，该类污泥包含丰富的铝、铁和钙等物质。
自来水厂产生的大部分脱水污泥以填埋的方式解决[2]。
经研究发现了脱水铝污泥循环再利用的途径，即将脱水铝污泥用于吸附养殖废水中的磷，原理是钙、铝和铁的氧化物较大的比表面积会对废水中的磷起一定吸附作用。
自来水厂脱水铝污泥吸附养殖废水中磷的机理如下：pH 值是影响吸附过程的关键性因素，废水中磷酸盐的形态深受pH 影响，污泥中含有各类物质，基于磷酸盐形态的差异，酸根与污泥中反应的物质有所不同。
若pH 处于较小值时，磷酸盐在污泥表面的反应对象为水合基；养殖废水中磷酸盐浓度不断升高，磷酸根在污泥表面的反应对象为羟基；若pH 值升高至弱碱性条件，磷酸根在污泥表面的反应对象为-O 基。
孔祥明-吸附水-适应性201009
基于自由溶液量的水泥-减水剂系统相容性研究韩松，阎培渝，孔祥明(清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)摘要：通过改变水灰比、减水剂掺量，测定不同时间水泥浆体中的自由溶液量、浆体流动度与流动度经时损失，并利用光学显微镜直接观测新拌水泥浆体中水的分布情况以及水泥颗粒的絮凝情况，研究自由溶液量的变化情况及其对浆体流动度和泌水的影响规律。
研究结果表明，吸附水对水泥-减水剂系统的初始流动度、流动度经时损失和泌水等相容性表现有重要影响。
增加水泥浆体中的吸附水，能够改善水泥-减水剂系统的相容性。
掺加减水剂，在打破絮凝结构的同时增加吸附水，从而提高浆体的流动性。
聚羧酸减水剂增加吸附水的能力要高于萘系减水剂。
过掺减水剂不是导致泌水的主要原因，过大的水灰比和水泥颗粒表面吸附水的能力不足才是导致泌水的根本原因。
关键词：减水剂；相容性；自由溶液量；吸附水；泌水中图分类号:TU528.042.2文献标示码:A文章编号:????-????(2010)STUDY ON THE COMPATIBILITY OF CEMENT-SUPERPLASTICIZER SYSTEM BASED ON THEAMOUNT OF FREE SOLUTIONHAN Song，YAN Peiyu，KONG Xiangming(Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry,Department of Civil Engineering,Tsinghua University,Beijing100084,China)Abstract:The changes of free solution amount,fluidity and the time-depended fluidity loss of cement paste were examined by varying the water-cement ratio and the dosages of superplasticizer.The distribution of solution and flocculation microstructure in fresh cement paste was observed with optical microscope.The change of free solution amount and its effect on the fluidity and bleeding of cement paste was studied.The results show that the adsorbed solution amount has great influence on the compatibility of cement-superpasticizer system,including the bleeding degree,the fluidity and its time-depended fluidity loss of cement paste. Superplasticizer increases the fluidity of cement paste by destroying the flocculated cement particle structure and increasing the amount of adsorbed solution.Polycarboxylate superplasticizer shows higher ability of adsorbtion than naphthalene superplastcizer. Over dosage of superplasticizer is not the primary cause of bleeding.The principle reason of bleeding is the high water-cement ratio and the poor adsorption capacity of cement particle.Key words:superplasticizer;compatibility;free solution amount;adsorbed solution;bleeding水泥与减水剂的相容性好坏是影响减水剂使用效果的重要因素。
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第１６卷第２期 ２０１３年４月 建筑材料学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ Ｖｏ１．１６。Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１３
文章编号：１００７—９６２９（２０１３）０２—０３２１—０６ 水化普通硅酸盐水泥颗粒吸附水中磷酸盐研究
任勇翔 ， 王艳萍 。， 段晓星 ， 刘 钢 ， 杨永哲 ， 黄廷林 （１．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安７１００５５；２．西安建筑科技大学西部 建筑科技国家重点实验室（筹），陕西西安７１００５５；３．新疆煤炭设计研究院有限责任公司， 新疆乌鲁木齐８３００００；４．武汉钢铁（集团）公司后勤集团房产公司，湖北武汉４３００８０）
摘要：以水化普通硅酸盐水泥颗粒为吸附剂，研究了时间、温度和粒径等因素对其吸附ＰＯ 一效果 的影响．结果表明：在２０℃，粒径０．５～１．０ ｍｍ，初始ＰＯ 质量浓度１００ ｍｇ／Ｌ条件下，水化普通 硅酸盐水泥颗粒吸附平衡时间为１９２ ｈ，平衡吸附量高达１６．０６ ｍｇ／ｇ；经０．２５ ｍｏｌ／Ｌ盐酸活化后， 水化水泥颗粒对ＰＯｉ一的平衡吸附量增至１８．５４ ｍｇ／ｇ；粒径２．０～３．０ ｍｍ的颗粒对Ｐｏ：的吸附 效果优于０．５～１．０ ｍｍ和５．０～６．０ ｍｍ的颗粒．吸附过程遵循假二级动力学模型・，符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉ— ｃｈ等温方程．热力学解析的结果表明：酸活化水化水泥颗粒吸附ＰＯｉ一时焓变△Ｈ一７．５６ ｋＪ，／ｍｏ１， 熵变ＡＳ一０．０４１ ６ ｋＪ／（ｍｏｌ・Ｋ）；４，２０℃的吉布斯自由能△Ｇ分别为一３．９８，一４．６５ ｋＪ／ｍｏｌ；酸活 化水化水泥颗粒对ＰＯｉ一的吸附是一个以吸热、化学吸附为主，熵推动且自发的过程． 关键词：水化普通硅酸盐水泥；磷酸盐；吸附行为；酸活化；热力学解析 中图分类号：Ｘ７８ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—９６２９．２Ｏ１３．０２．０２５
Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｔｅｄ Ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔ
ＲＥＮ Ｙｏｎｇ—ｘｉａｎｇ ”，ＷＡＮＧ Ｙａｎ—ｐｉｎｇ ，ＤＵＡＮ Ｘｉａｏ—ｘｉｎｇ ，Ｌ儿，Ｇａｎｇ ， ＹＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｚｈｅ ，ＨＵＡＮＧ Ｔｉｎｇ—ｌｉｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ１ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００５５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ （Ｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙ Ｓｔａｇｅ），Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００５５，Ｃｈｉｎａ；３．Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｕｒｕｍｃｈｉ ８３００００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｒｅａｌｔｙ Ｅｓｔａｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ ４３００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｉｍｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｅｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ（ＨＰＣ）ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｒｅａｃｈ ｉｎ １９２ ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ １ ６．０６ ｍｇ／ｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ２０℃，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｓ ０．５— １．０ ｍｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ １００ ｍｇ／Ｌ．Ｔｈｅ ａｃｉｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＰＣ ｃａｎ ｅｎｈａｎｃｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｒｅ— ｍｏｖａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＨＰＣ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ０．２５ ｍｏｌ／Ｌ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ，ｒｅ— ｓｕｉｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ １８．５４ ｍｇ／ｇ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＨＰＣ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ２．０—３．０ ｒｎｍ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ０．５—１．０ ｍｍ ａｎｄ ５．０—６．０ ｍｍ．Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｄａｔａ ａｒｅ ｆｉｔｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｓｅｕ— ｄｏ—ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｏｆ ＨＰＣ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｐｐｒｏｐｒｉ— ａｔｅｌｙ ｆｉｔｔｅｄ ａｓ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｉｓｏｔｈｅｒｍ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｏｆ ＨＰＣ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｉｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｈｅａｔ△Ｈ ｉｓ ７．５６ ｋＪ／ｍｏｌ，ｔｈｅ ｅｎｔｒｏｐｙ ＡＳ ｉｓ ０．０４１ ６ ｋＪ／（ｍｏｌ・Ｋ）ａｎｄ ｔｈｅ Ｇｉｂｂｓ ｆｒｅｅ ｅｎｅｒｇｙ ＡＧ ａｔ ４℃ａｎｄ ２Ｏ℃ａｒｅ一３．９８ ｋＪ／ｍｏｌ ａｎｄ
收稿日期：２０１１－１０—３１；修订日期：２０１２—０６—１３ 基金项目：住房和城乡建设部科学技术项目计划（２０１２一ｋ７—２１）；国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７２１２－００２—００４ ００３）；国家 自然科学基金资助项目（５０８３０３０３） 第一作者：任勇翔（１９６８一），男，陕西铜川人，西安建筑科技大学教授，博士．Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｙｘ＠ｘａｕａｔ．ｅｄｕ．ｃｎ ３２２ 建筑材料学报 第１６卷 －４．６５ ｋＪ／ｍｏｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔ ｍｅａｎｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｅｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃ ａｎｄ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｅｎｔｒｏｐｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｔｅｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ（ＨＰＣ）；ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ；ａｃｉｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ； ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ
水体富营养化现象已成为人类所面临的严重水 环境问题之一，因磷是引起水体富营养化的关键元 素，因此污水除磷成为目前水处理领域的重要课题． 吸附除磷法以其操作简单、处理成本低、效果稳定等 优点得到了广泛应用．研究表明，富含钙、铝、铁的吸 附剂，吸附磷能力较强口 ］．硅酸盐水泥中含有丰富 的钙、铝、铁等金属氧化物，其不仅廉价，原料也易获 取【２ ］．国外已有研究表明水化普通硅酸盐水泥（ｈｙ— ｄｒａｔｅｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ，ＨＰＣ）能有效吸 附水中的磷酸盐ｌ＿４］，而国内相关报道较少．将水化普 通硅酸盐水泥颗粒（以下简称水泥颗粒）作为磷酸盐 吸附剂，既可有效去除水中的磷，也可实现“以废 治废”． 本研究以水泥颗粒和酸活化改性水化水泥颗粒 为磷酸盐吸附剂，探讨了水泥颗粒吸附磷酸盐的主 过程进行了解析． １ 材料与方法 １．１试验材料与仪器 水泥颗粒：秦岭水泥厂产４２．５普通硅酸盐水泥 在室温下经７２ ｈ水化（Ｔｋ灰比”为０．４）、硬化、自然 风干后，研磨成颗粒，由于水泥颗粒在水中会释放大 量碱度，导致水中ｐＨ值升高很快，难以稳定，故将 研磨后的颗粒放入带有搅拌桨和虹吸液位控制装置 的淘洗桶中，用自来水连续淘洗约１００ ｄ至中性，在 １２０℃下烘干后筛分成粒径为细（０．５～１．０ ｍｍ）、 中（２．０～３．０ ｒａｍ）、粗（５．０～６．０ ｒａｍ）的颗粒备用． 试验用水泥颗粒的主要化学组成及物化特性见 表１．水泥颗粒具有极高的碱性，其表面ｐＨ值为 １１．７６，经连续１００ ｄ水洗后其ｐＨ值稳定在７～８， 要影响因素和吸附特性，并对吸附动力学和热力学 试验结束时溶液ｐＨ值为７～９． 表１ 水泥颗粒主要化学组成及物化特性 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＨＰＣ
Ｎｏｔｅ：ｐＨｚＰｃ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｚｅｒｏ ｐｏｔｅｎｔｉａ１． 酸活化改性水化水泥颗粒：在常温常压下，将质 量浓度分别为０．０５，０．２５，０．４０，０．５０ ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣ１ 和水泥颗粒以２０：１的液固比加入反应器匀速搅拌 ２ ｈ后，固液分离，颗粒经水洗至中性，烘干后筛分为 ０．５～１．０ ｍｍ粒径备用． 试验用含磷溶液采用ＫＨ ＰＯ 溶于去离子水 中配置而成． 主要仪器：恒温振荡箱（ＢＳ一２Ｆ，江苏省金坛市 精达仪器公司）、紫外可见分光光度计（７５２Ｎ，上海 精科）、ＤＭＡＸ一２４００型Ｘ射线衍射仪（Ｅｌ本理学公 司）、ＧＳＭ５８ＯＯ型扫描电镜（日本理学公司）、３Ｈ一 ２０００型全自动氮吸附比表面积仪（北京汇海宏纳米 科技有限公司）． １．２试验方法 １．２．１ 吸附试验 取１００ ｍＬ含磷溶液置于锥形瓶，加入０．５ ｇ吸 附剂（水泥颗粒），以２００ ｒ／ｍｉｎ的频率在恒温箱中 振荡．分别选取不同温度、粒径和酸活化浓度的吸附 剂进行研究，取反应后上清液，过０．４５ ｍ微孔滤 膜，用钼酸铵分光光度法 测定滤液中Ｐｏｉ一质量 浓度，相同条件下作２个平行样．水泥平衡吸附量ｑ 按下式计算： ｑ 一（Ｃ。一Ｃ ）Ｖｉｍ 式中：Ｃ。和Ｃ 分别是原水中ＰＯｉ一质量浓度和吸附 平衡后溶液中Ｐ０ｉ一质量浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｖ是废水体 积，Ｌ；ｍ是吸附剂投加量，ｇ． １．２．２吸附动力学试验 在吸附试验最佳反应条件下，研究水泥颗粒对 ＰＯ４３一吸附量与吸附时间的关系，根据所得数据进 行吸附动力学方程拟合、分析． １．２．３吸附等温线拟合 取０．５ ｇ的吸附剂，分别加至ｉ００ ｍＬ的初始