固废基地聚合物硅铝相溶解重构及钙作用机制与纳米改性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51208370
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Portland cement production has had a serious effect on energy conservation, emission reduction, and environmental protection. Geopolymer is a new low-carbon cementitious material which is made from sialic resource by mineral polycondensation. Single geopolymeric precursor is a restriction of co-disposing multiple solid wastes (SW). Traditional research methods used in cement are difficult to test geopolymeric mechanism and three dimensional texture. In this project, SW-based geopolymers are prepared from precursor of high calcium fly ash and flue gas desulfurization residues etc. Advanced and multi-disciplinary testing technologies and scientific theory such as Dynamic Light Scattering, Isotopic Tracer Method, High-Resolution Nanoprobe, and Wood's Metal Intrusion, etc. are used for real time and dynamic study. Mechanism of dissolution and reorganization of sialic phase, gelation process, mineral compositions, setting and hardening are researched. Mechanism of mineral change, bond junction, and distribution of calcic compositions in geopolymerization are also studied. Core coordination numbers of geopolymer, degree of polymerization, bond lengths and angles, functional group and molecular transformation etc. are further tested and analyzed. Geopolymeric information in a molecularly and atomic scale are obtained. Optimum activated nano-materials are used to modify geopolymer to be with compact structure and good performance. This work widens precursor resource and deepens research on geopolymeric forming mechanism and texture. Additionally, it will lay a theoretical and practical basis of using geopolymer to co-dispose multiple solid wastes.
硅酸盐水泥生产严重影响节能减排和环境保护。地聚合物是硅铝质原料经矿物聚缩而成的新型低碳胶凝材料。地聚合物先驱物单一制约其协同处置多种固废,且沿用传统水泥研究方法难以科学表征地聚合物的形成机制和三维织构。本课题利用高钙粉煤灰、脱硫灰等作先驱物研制固废基地聚合物。课题采用多学科的动态光散射、同位素示踪、高分辨纳米探针、伍德合金侵入法等先进测试技术和科学理论,实时、动态地研究先驱物中硅铝相溶解重构机制、凝胶化过程、物相组成、凝结和硬化机制;研究钙质组分对地聚合物反应的作用机制,钙物相转变、结合状态及分布情况等以及地聚合物的核配位数、聚合度、键长和键角、官能团和分子变换,获得其在分子、原子层次上的信息。并优选纳米活性材料对地聚合物优化改性,制备结构致密且性能优良的地聚合物,研究其纳米改性机制。本课题研究可大大拓宽地聚合物先驱物来源,深化其形成机制和织构研究,为其协同处置多种固废打下理论和实践基础。

结项摘要

地聚合物是硅铝质原材料经矿物聚缩而成的新型低碳胶凝材料。近年来,以偏高岭土和低钙粉煤灰为先驱物制备地聚合物很多,但以高钙粉煤灰、脱硫灰渣等含钙固废作为先驱物制备地聚合物的研究鲜有报道。本项目主要以高钙粉煤灰等固体废弃物为原材料制备地聚合物,研究体系中硅、铝、钙三相的作用机制及纳米改性研究。课题组采用X射线衍射分析、环境扫描电镜、1H低场核磁共振、电感耦合等离子体发射光谱仪等先进测试技术,重点研究了固废先驱物中硅、铝、钙三相溶解重构机制,以及钙质组分对地聚合物凝胶体系的影响和作用机制,并提出了梯度酸溶解法辨识地聚合物和水化产物的方法。优选天然纳米材料和化学合成纳米材料对固废基地聚合物进行改性研究,研制了结构致密且性能优良的含钙固废基地聚合物。本项目的研究成果拓宽了地聚合物先驱物的范围,深化了其织构形成机制研究,为地聚合物协同处置多种固废打下了理论和实践基础。通过本项目的研究,在SCI/EI收录期刊上发表SCI论文6篇,EI论文6篇;申请国家发明专利3项,已授权国家发明专利1项;参加国际会议1次。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
CFA基地聚合物协同处置MSWIFA及其安全性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    粉煤灰综合利用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生;徐名凤
  • 通讯作者:
    徐名凤
地聚合物凝胶结构特性的分子动力学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施惠生;郭晓潞;夏明;张丽艳
  • 通讯作者:
    张丽艳
Static and dynamic leaching experiments of heavy metals from fly ash-based geopolymers
粉煤灰基地聚合物中重金属的静态和动态浸出实验
  • DOI:
    10.1007/s11595-013-0797-z
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
    Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Guo Xiaolu;Shi Huisheng;Xu Mingfeng
  • 通讯作者:
    Xu Mingfeng
地聚合物固化/稳定化重金属的影响因素及作用机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;张丽艳;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
Self- Solidification/Stabilization (S/S) of Heavy Metal Wastes (HMWs) of the Class C Fly Ash (CFA)-Based Geopolymers
基于 C 类粉煤灰 (CFA) 的地质聚合物的重金属废物 (HMW) 的自固化/稳定 (S/S)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Materials in Civil Engineering
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Xiaolu Guo;Huisheng Shi
  • 通讯作者:
    Huisheng Shi

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其他文献

固废基复合地聚合物的凝结时间与流变性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生;胡文佩;孟凡杰
  • 通讯作者:
    孟凡杰
亚临界水热反应处置固体废弃物中水介质及碱作用的研究进展
  • DOI:
    10.14062/j.issn.0454-5648.2016.11.12
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;孟凡杰;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
纳米改性WBP-CFA地聚合物的耐久性和孔结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    材料研究学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
高钙粉煤灰地聚合物固化/稳定重金属离子研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生
  • 通讯作者:
    施惠生
早期地聚合反应过程的~1H低场核磁共振
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭晓潞;施惠生;夏明
  • 通讯作者:
    夏明

其他文献

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“在月球上打印个广寒宫”科普教育与实践
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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