浮岛型人工湿地无机浮体材料的制备

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人工浮岛是最近几年来刚兴起的一种可修复和净化水体污染的生态景观,硅酸盐泡沫玻璃因其稳定性好,耐腐蚀,孔隙率可调,强度高,无二次污染等特点,成为人工浮岛载体的首选材料。本文针对用作浮岛型人工湿地的无机载体硅酸盐泡沫玻璃进行了制备研究。在本研究中硼硅酸盐泡沫玻璃的制备采用传统的粉末烧结的方法,通过对发泡剂的种类、发泡剂的添加量以及稳泡剂的添加量的研究确定了最终的基础配方和最佳的烧成制度,采用此基础配方研究了添加剂(Sb2O3、CaSO4、Ba(NO3)2)对硼硅酸盐泡沫玻璃性能的影响。通过XRD分析了样品析晶性,SEM观察了试样的微观结构,还研究了样品的密度、气孔率、热膨胀系数和抗压强度的变化。结果表明:发泡剂碳黑的添加量是1wt.%时,气孔大小分布较均匀,大多数为球形,此时泡沫玻璃的体积密度是0.346g/cm3,气孔率是83.53%,抗压强度是3.24MPa。当以石墨做发泡剂时,制备的泡沫玻璃密度较大,不易切削难加工。当稳泡剂的加入量是4wt.%时,制备出的泡沫玻璃气孔大小均匀,泡壁光滑,没有连通孔,平均气孔尺寸为0.5mm,加入稳泡剂后最佳的烧成温度是775℃,制备出的泡沫玻璃的体积密度是0.434g/cm3,抗压强度是3.18MPa,气孔率是79.33%。添加Sb2O3后,气孔的形状有了略微的变化,近似椭圆形,泡沫玻璃的密度先降低后升高,抗压强度增大,热膨胀系数先减小后增大,当Sb2O3的加入量是0.9wt.%时,体积密度达到最小值0.408g/cm3,抗压强度是4.39MPa,室温~300℃的平均热膨胀系数是10.16×10-6/℃,由XRD分析可知,结晶相为石英和磷酸钠铝相,没有Sb晶体的析出。添加CaSO4后,泡沫玻璃的密度和抗压强度都降低,添加量为4wt.%时降到最低值,密度为0.24g/cm3,抗压强度是2.31MPa,气孔率为87.17%,室温~300℃的平均热膨胀系数是8.78×10-6/℃。添加Ba(NO3)2后,当加入量为3wt.%时,试样由纯黑色变成了纯白色,试样体积密度先增加后降低,抗压强度与密度呈现相反的变化规律。
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