介绍我们面临着资源短缺的严重的全球环境问题，并增加了垃圾处理。为了建立一个可持续发展的社会，迫切需要开发创新的再循环技术，减少对地球的影响。一个在日本的严重问题是垃圾，因为垃圾处理场短缺废物的处置。在2000年，排放的工业废水量为2.90万吨，日本[1]。在19类工业废物中，污泥占比最大，为47%(1.89亿吨)。污泥回收率最低，为8%。因此，使用新型污泥循环技术来发挥对社会可持续发展具有重要作用。 为一体的有效的低能量消耗废物转化方法之一的水热反应一直在使用低的SiO调查2和高Al2O.3.开始用石灰[2-5亚博网站下载]的材料。虽然已经有很多关于CaO - SiO中的水热反应的研究发表2系统，很少有报道对高Al的影响2O.3.在水热固化过程中起始废料的含量对强度发展的影响。水石榴石(Ca3.AL.2（SIO.4.)(哦)8.）导致降低强度[6]。通过控制水热形成的铝相如水石榴石和沸石[5]的晶粒尺寸，可以避免这一问题。污泥，含石英和粘土矿物的非常细的颗粒，通常是与用于处置聚氯化铝（PAyabo214C）的凝结剂处理，导致反应性的无定形Al的含量较高（OH）3.在污泥。因此，水热反应可能施加到再循环技术污泥废物。 本工作的目的是研究添加Ca(OH)2水净化污泥-氢氧化钙水热反应体系的强度发展及其与微观结构的关系。 实验样品制备日本中部一家水净化厂的污泥和氢氧化钙(Ca(OH))2，UBE Industries有限公司，日本）用作起始原料。亚博网站下载表1示出的污泥的化学组成。SIO.2和艾尔2O.3.含量分别为33％和25％。Al/(Al+Si)原子比为0.47。污泥的X-射线衍射图（XRD）表明，石英，白云母，钠长石，斜绿泥石，高岭石和是主要组成矿物（图1）。从PAC衍生氢氧化铝似乎是无定形的。污泥中煅烧在600℃下保持5小时，以除去有机化合物，进行湿式球磨。
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图1。某净水厂污泥的XRD谱图(Q;石英(SiO2), M;莫斯科(粗铁2（SI.3.铝）O10.（OH，F）2），A;钠长石（NaAlSi3.O.8.），氯;斜绿泥石（（镁，铝）6.（的Si，Al）4.O.10.（哦）8.), K;高岭石(Al2SI.2O.5.（哦）4.）））。 |
表格1。从水净化厂（质量％）的污泥的化学组成。
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33. |
25. |
6.3 |
1.1 |
1.2 |
1.1 |
0.5 |
0.6 |
0.6 |
0.2 |
0.3 |
1.3 |
1.7 |
26.5 |
*烧L.O.I手段损失。
将煅烧后的污泥和氢氧化钙进行称重，以得到氢氧化钙/（氢氧化钙+煅烧污泥）的0质量％，2，5，10，15，和20，其分别相当于本体的Ca /（铝+硅的混合物）0.02原子比，0.04，0.07，0.12，0.18，和0.25，分别。称重后，用于混合和成形（粉末混合物的30质量％）中加入的蒸馏水的附加量。矩形试样以15（W）×10（H）×40（d）毫米的尺寸是由下的饱和蒸汽压力单轴压制在30MPa和水热处理在220形成℃进行10小时。生坯的堆积密度为约1100千克。米－3。分析方法水热处理后，将测试样品在80℃下干燥2天。支持距离30毫米，十字头速度0.5毫米·分钟;将干燥的试样进行三点弯曲强度（坦锡伦RTM-500，A＆d，日本测试－1）和它们的堆积密度从质量和尺寸来计算。构成试样的相通过X射线衍射分析（RAD-B，理学电机，日本）来标识。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM: JSNM-5400, JEOL, Japan)对试样进行微观组织观察。通过分析转化电子显微镜(TEM: JEM-2010F, JEOL, Japan)测定了形成相的原子比。用N2气体吸附BET和BJH法（Macsorb HM，模型1201，ウ，日本），和压汞孔分布通过压汞孔隙（仪PoreMaster-33P，康塔，USA）测定。自湿度控制性能由试样(宽度为55 mm，在25ºC时(PR-3KP, Espec Co.， Japan)， 90%RH和50%RH之间的高度5mm，深度55mm。通过热力学分析(TMA: TMA8310，日本Rigaku)和热重-差热分析(TG-DTA: TAS-300，日本Rigaku)对其耐热性进行了评估。 结果与讨论反应产物X射线衍射结果图2显示了X射线衍射与各种量添加Ca的试样的图案（OH）2220°C蒸压10小时。在高压灭菌后的X射线衍射图案分别在尽管各种量加入的Ca的相似（OH）2。未观察到典型的结合化合物如托贝莫来石或铝酸钙硅酸盐水合物，表明反应产物具有接近无定形性质。
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图2。不同添加量Ca(OH)试样的XRD谱图2石英（二氧化硅：;在220℃下10小时（Q高压灭菌2), M;莫斯科(粗铁2（SI.3.铝）O10.（OH，F）2），A;钠长石（NaAlSi3.O.8.），氯;斜绿泥石（（镁，铝）6.（的Si，Al）4.O.10.（哦）8.),年代;3基地2O.3.4·所以3.·8H2O，一个;硬石膏（硫酸钙4.），H;水榴石（钙3.AL.2（SIO.4.)(哦)8.），C，方解石（碳酸钙3.）））。 |
无水石膏(卡索4.）观察所有试样。仅使用污泥试样钙（Ca（OH）2= 0质量％），得到3AL2O.3.4·所以3.·8H2O.样品加入质量%的钙(OH)形成水石榴石。2甚至更高。作为起始材料，石英，白云母，钠长石，斜绿泥石残留。 SEM.反应产物的观察及化学组成图3示出的与不同量的Ca加入试样的SEM照片（OH）2220°C蒸压10小时。除了用Ca的5质量％的试样（OH）2，观察到水热形成的板状相。随着Ca的增加（OH）2此外，板相厚度增加。对于用Ca的5质量％的试样（OH）2，在几十纳米大小的粒状颗粒主要观yabo214察为水热形成的相。
（一种） 
（b） 
（C） 
（d） |
图3。添加(a) 0， (b) 2， (c) 5和(d) 20质量% Ca(OH)的试样的SEM照片2高压灭菌后，在220℃下进行10小时。 |
表2列出了用Ca的5质量％的试样中的粒状相的主要元素比（OH）2通过分析TEM测定。在阶段形成的主要元素为Al和Si中，具有平均Al /（铝+ Si）的0.57和0.02的Ca /（铝+ Si）的比率。然而，不可能确定形成阶段。 表2。加入质量% Ca(OH)试样水热形成相的TEM分析结果2220°C蒸压10小时(原子比)。
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0.371 |
0.590 |
0.020 |
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0.431. |
0.757 |
0.015 |
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0.490 |
0.960 |
0.019 |
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0.603 |
1.520. |
0.034 |
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0.608 |
1.551. |
0.028 |
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0.653 |
1.882 |
0.019 |
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0.705 |
2.386 |
0.015 |
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0.731 |
2.719 |
0.015 |
平均 |
0.574 |
1.546 |
0.021 |
标准偏差 |
0.130 |
0.763 |
0.007 |
抗弯强度
堆积密度没有变化，通过了水热处理，它是在几乎恒定〜1100千克。米－3后热液治疗。图4显示了在220℃下水热处理10 h的体的抗弯强度与添加Ca(OH)量的关系2。值得注意的是，不添加Ca(OH)2抗弯强度为8.5MPa，是生坯的8倍左右。这表明，煅烧污泥是用于水热固化合适的浪费。抗弯强度的最大值为13兆帕在的Ca（OH）2= 5质量％。与钙的增加（OH）2Ca(OH)时，强度降至1 MPa。2= 15质量％，这是与该生坯的可比性。据信，弯曲强度用Ca的变化（OH）2此外通过由SEM观察微结构的差异的影响。
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图4。抗弯强度随Ca(OH)添加量的变化2。标本在220℃下蒸压10 h。 |
虽然结合材料是不明确的，X射线衍射结果和分亚博网站下载析TEM结果显示的近无定形硅酸铝水合物具有的Al的可能性/（铝+ Si）的0.57和0.02的Ca /（铝+ Si）的比率。硬石膏在最低强度试样甚至形成，它不可能是粘合材料。 微观结构压汞仪图5显示了细孔分布通过压汞孔隙测量。水热处理，得到从1微米的模态孔径移位到0.01 - 0.02微米。随着Ca的增加（OH）2此外，在高压灭菌后的模态孔径增大为0.02μm钙（Ca（OH）2= 0质量％），0.01微米（的Ca（OH）2= 2，5质量％），0.02微米（的Ca（OH）2= 10质量％）和0.05微米（的Ca（OH）2= 20质量％）。由于弯曲强度与模态孔径的降低而增加，故建议细毛孔的形成影响力的发展。
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图5。(a)高压灭菌前和(b) 220℃高压灭菌10 h后试样的压汞孔径分布。 |
N2吸附孔隙率试样的比表面积增加了水热处理。对于用Ca的5质量％的试样（OH）2，比表面积从30.2米增加2·G－1到157.6米2·G－1通过水热处理。这归因于纳米反应产物的形成(图3(c))。比表面积比蒸压加气混凝土，水热固化多孔质体[7,8]的高5倍。 图6显示了用Ca的5质量％试样的细孔分布（OH）2高压灭菌后。在4nm处有尖峰，在7nm处有宽峰。
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图6。N2试样的吸收孔径分布的Ca添加5质量％（OH）2220°C蒸压10小时。 |
申请建筑材料亚博网站下载水净化污泥中介孔材料的高比表面积和孔径分布适合于自湿度控制材料。亚博网站下载根据开尔文方程[9,10]，孔亚博网站下载径为3 ~ 7nm的介孔材料可以将湿度保持在40 ~ 70%。表3示出的湿度控制各种材料的属性。亚博网站下载试样添加的Ca的5质量％（OH）2有较高的湿度控制属性（460 G·米－2）高于雪松（65 G·米－2）和水热固化废土（76 G·米－2)[11]。 表3。湿度从自来水厂和废土，和雪松控制水热固化污泥的属性
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从水净化厂水热固化污泥中加入5质量％的Ca（OH）2的 |
460. |
水热固化的废土 |
76. |
雪松 |
65. |
由TMA和TG-DTA结果(图7、8)可知，净水污泥中孔材料具有较高的耐热性。亚博网站下载在TMA结果，尺寸变化几乎不低于800℃下观察到的。这表明，从水净化污泥中孔材料具有高耐热性作为具有雪硅钙石作为结合材料亚博网站下载[12]一般蒸压绝缘材料制成。
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图7。试样的TMA曲线中加入钙的5质量％（OH）2220°C蒸压10小时。 |
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图8。试样的TG-DTA曲线添加的Ca的5质量％（OH）2220°C蒸压10小时。 |
较高的吸湿性和耐热性建议应用于自湿度控制砖或板等建筑材料。亚博网站下载 结论使用水热反应的污泥从水净化厂循环技术进行了研究。掺5%氢氧化钙的污泥固化试样抗弯强度最高，为13 MPa，堆积密度为1090 kg·m－3，这是由大约几十纳米大小的水合物形成的。157微米的高比表面积2·G－1，吸湿量高，耐热性好，可应用于自湿度控制材料等建筑材料。亚博网站下载 参考S.1。《日本以循环利用为基础的社会白皮书2003》，环境省，京成公司，东京，(2003)第47-51页。 2。H. Maenami，O.渡边，H.石田和T.满田“Kaolonite石英 - 石灰石混合物的水热凝固”，J.阿米尔。陶瓷。SOC。，83 [7]（2000）1739-1744。 3.H. Maenami，H.信，H.石田和T.满田，“废物的水热固化与沸石的形成”，J.母校。土木工程。，12 [4]（2000）302-306。 4.O. Watanabe, K. Kitamura, H. Maenami和H. Ishida，“水热处理二氧化硅砂与石灰的复合”，J. Amer。陶瓷。Soc。， 84[10](2001) 2318-2322。 5。陈志刚，“水热法固化富铝无机废料的研究”，硅酸盐学报。亚博网站下载Soc。日本,在新闻。 6。I. Stebnicka-Kalicka，“热分析到蒸压水泥浆体和砂浆的阶段组成调查申请书”，千卡。元素分析，1（1980）369-374。 7。N. ISU，S寺村和T.满田，“蒸压加气混凝土制品的断裂韧性”，在陶瓷交易，37，水泥基材料：现状，走向和环境问题（亚博网站下载编辑。M. Moukwa，S.L. Sarker，K. Luke和M. Grutzeck），阿梅尔。陶瓷。SOC。，Westerville的（1992），第129-137。 8。N. ISU，S.寺村，H.石田和T.满田“渣蒸压加气混凝土力学性能演变:ⅱ断裂韧性与微观结构，J。阿梅尔。陶瓷。SOC。，77 [8]（1994）2093年至2096年。 9。S.渡村，M.前田，犬饲K.，F大桥，M.铃木，Y.柴崎和铃木S.，“各种粘土和相关材料申请到湿度自控材料的水蒸气Adsprption属性”，克莱亚博网站下载科学。，10 [3]（1997）195-203。 10。S.渡村，“研究高岭土和湿度调节材料的合成”，J. CERAM。亚博网站下载Soc。日本，110（2002）71-77。 11.H. Maenami，H.信，E H.石田和T.满田“水热固化弃土”，跨。母娘。res。Soc。日本，25 [2]（2000）649-652。 12.《水热科学手册》，Gihodo shupan有限公司亚博老虎机网登录，东京，(1997)310-320页。 联系方式
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