硅藻土的孔结构调制与吸附性能研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文硅藻土的孔结构调制与吸附性能研究作者姓名：张君男入学年份：2013年9月指导教师：佟钰副教授学科专业：材料学申请学位：工学硕士所在单位：材料科学与工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：王宝民答辩委员会组成：王宝民、王元、王晴、张巨松、徐长伟论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要硅藻土具有孔隙率高、比表面积大、吸附性强、化学稳定性好、生物安全性强、资源分布广泛等优点，适合作为优质吸附材料，以硅藻泥为代表的硅藻建材制品已开始走进人民的日

2、常生活。但目前市场上的硅藻制品良莠不齐，调湿、甲醛吸附等功能评价方法不健全，特别是吸附机理仍不完全清楚，制品性能也有进一步改善余地。本研究以低品位硅藻土为原料，利用焙烧活化调整硅藻土孔结构，研究焙烧温度和焙烧时间对硅藻土孔结构参数的影响。硅藻土的调湿性能采用静态吸附法与饱和吸附量法测试，通过乙酰丙酮分光光度法准确测试硅藻土对甲醛的真实吸附性能，并进一步采用水热固化工艺制备出硅藻基建筑板材。2-1微观结构分析结果表明，所采用硅藻原土的比表面积为66.64m∙g，适当焙烧(500℃)2-1可使硅藻土的比表面积提高到68.81m∙g，但焙烧温度进一步提高或时间延长，会导

3、致比2-1表面积迅速降低27.25m∙g(800℃)。利用静态吸附法测试硅藻土吸放/湿性能，发现保温时间相同时，随着焙烧温度的提高，硅藻土吸湿率有所降低，但放湿率均大于原土，说明焙烧处理对放湿率有明显的改善作用；而同一焙烧温度下，随着保温时间的延长，吸/放湿率下降，原因在于硅藻体表面在高温下孔隙坍塌，导致比表面积变小，吸/放湿率降低。在饱和吸附条件下，硅藻土的调湿性能与氮吸脱附曲线相比存在一定差异，主要是由于实际吸附同时存在物理吸附和化学吸附作用，具体表现为吸/放湿曲线即使在低湿度下也不重合。吸附动力学和热力学模型计算显示，硅藻土吸附水蒸汽的过程很好地符合pseu

4、do-second-order模型，拟合系数高达0.991~0.999，拟合结果与实验值较接近；吸附等温线则与Langmuir模型较好匹配。静态吸附测试表明，硅藻土吸附甲醛能力与比表面积有关，500℃焙烧有效减少了硅藻的杂质，增加了甲醛吸附量，但焙烧温度进一步提高或时间延长会导致硅藻壳体结构破坏，甲醛吸附率相应降低。水热固化工艺可将硅藻土、氢氧化钙和水按一定比例混合均匀，使硅藻土粉体转化为块状试样，经焙烧后孔隙结构的有效利用率有所提高，力学强度提高；硅藻土掺量的提高及适当减小成型压力，有利于硅藻土水热固化体吸/放湿能力的提高，尽管力学强度有所下降。研究结果显示，硅

5、藻土在吸/放湿和甲醛吸附上有着天然的优势，适当焙烧活化对硅藻土孔结构起到了调控作用，有助于硅藻土孔径结构的改善，而硅藻土制备的水热固化体在绿色建材领域应用潜力巨大。关键字：硅藻土；孔结构；吸/放湿；甲醛吸附；焙烧；水热固化II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractDiatomitehasmanyadvantages,suchashighlyporousstructure,largesurfacearea,excellentabsorbability,goodchemicalstability,strongbiological

6、safety,widelydistributedresources,andsoon,whichmakediatomitesuitablefortheutilizationsashigh-qualityadsorptionmaterials.Diatomite-basedproductssuchasdiatommudhavebeingcomeintopeople’sdailylife,butthediatomiteproductsonthemarketgreatlyvariesinquality,partiallyduetotheimperfectofevaluat

7、ionmethodstodeterminethehumiditycontrollingperformanceandformaldehyderemovalcapacity.Ontheotherhand,theadsorptionmechanismofsuchguestsubstancesontodiatomitesurfaceisstillnotentirelyclarified,suggestingthatthepropertiesofdiatomite-basedproductshavestillsomepotentialtobeingimproved.Inth

8、iswor