CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响,用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明:自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO4和ZrTiO4;在25～70℃范围内,温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响,90℃下浸出率比25℃,40℃,70℃的浸出率高一个数量级;7 d元素总的归一化浸出为1.87 g/m2。     

CaO-Zr02-Ti02-A1203-B203-Si02玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-A120,-B20,-SiOz体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响,用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明：自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO。和ZrTiOt;在25-70℃范围内,温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响,90℃下浸出率比25℃,40℃,70℃的浸出率高一个数量级;7d元素总的归一化浸出为1．87g／m^2。     

SrTiO3固化高放废物浸出性能

研究了钛酸锶(SrTiO3)固化体浸出性能的影响因素. 采用MCC-1浸出法,分析了钛酸锶的浸出率. 实验结果表明:SrTiO3中各种元素的浸出率随时间延长而减小,且都小于0.1g·m-2·d-1,比玻璃固化体浸出率要低2～3个数量级;钛酸锶的化学稳定性好,是比较好的高放废物固化体.     

烧结温度和升温速率对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相法制备BaTiO₃陶瓷,研究了烧结温度和烧结升温速率对陶瓷试样晶体结构、微观形貌、介电性能的影响。实验表明,所制陶瓷均为四方相钙钛矿晶格结构。烧结温度低会造成较多点缺陷,随烧结温度的增大,晶体均匀度和致密性有效提高,晶粒尺寸增大有助于促进畴壁运动,介电性能有所提升。烧结升温速率过慢同样会造成点缺陷浓度增多,且有液相生成,气孔较多,气孔含量高会降低介电性能的稳定性、减小介电常数、增大介电损耗;提高升温速率同样有助于提高晶粒尺寸、均匀度和致密性,当晶粒尺寸到达单畴晶粒尺寸附近时,内应力为0,90°铁电畴贡献高介电常数;但过快的升温速率会出现“过烧现象”,致使介电性能下降。当以5℃/min的烧结升温速率升温至1 275℃时,介电常数最大,介电损耗最小,其值分别为ε=2 374,tanδ=0.023 18。     

高放射性核废料玻璃固化体结构与化学稳定性

用溶解速率法(dissolutionrate)、试样坚固法(productconsistencytest)和蒸汽水化侵蚀法(vaporhydrationtest)对高放射性核废料(HLW)玻璃固化体的化学稳定性作了全面的测试,并对它们进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)测试.FTIR分析表明,在较高的HLW包容量的玻璃固化体中,含有较少的容易被水化(PO3)1-的长链单元,因此它们具有优良的化学稳定性.XRD分析表明,玻璃固化体中分离的(P2O7)4-和(PO4)3-阴离子团被金属离子Fe3 ,Cr3 等所连接,形成O—Me—O—P键,不仅提高了玻璃的抗析晶的能力,而且也大大地提高了化学稳定性.这些高包容量的玻璃固化体的原子比O/(Si P)为3.7～4.1,从结构上也印证了HLW包容量达70%和75%(质量分数)的玻璃固化体会具有卓越的化学稳定性.     

磷酸盐水泥对137Cs的固化性能

以含95％MgO的重烧镁砂、磷酸盐和硼砂为原料,制备了磷酸盐水泥,研究其对137Cs的固化性能。通过XRD衍射分析、SEM电镜扫描等手段对固化体物相组成及显微结构进行分析,参照国家标准“放射性废物固化体长期浸出试验”（GB7023—86）对固化体进行抗浸出性能试验。结果表明,当以磷酸氢二铵为原料时,137Cs的加入会降低磷酸盐水泥固化体的抗压强度,137Cs的含量越多,强度损失越小;当以磷酸二氢铵为原料时,随着137Cs的加入,强度先减小后增大,掺量为1．6％时强度甚至超过了空白体系;以磷酸二氢钾为原料时,137Cs的加入会使强度减小,减小程度和掺量关系的规律性不明显。以磷酸二氢铵、磷酸二氢钾为原料的固化体抗压强度明显优于以磷酸氢二铵为原料的固化体。以磷酸二氢铵为原料的固化体,137Cs的42d浸出率和累计浸出分数低至2．1×10-4（em·d11）和7．74×10^-3cm,强度值和浸出率均优于国家标准相关要求,表明了磷酸盐水泥对137Cs有良好的固化效果。     

含沙铝热剂对受爆炸作用有毒物质的SHS固化

为了固化在爆炸作用下飞散的有毒物质,采用了在含有有毒物质的爆炸装置周围铺设含沙铝热剂粉末而实现自蔓延高温合成(SHS)固化的方法,进行了含沙铝热剂粉末对爆炸驱动的有毒物质封闭固化的原理分析和模拟实验、固化体中有毒物质浸出率的模拟实验等.结果表明,含沙铝热剂粉末可以有效封闭和固化有毒物质;固化体中示踪元素锶、铒、铈的浸出率为10-7～10-9 g·cm-2·d-1量级;X射线衍射分析、扫描电镜观察发现,固化体中含有示踪元素锶、铒、铈的硅酸盐晶体,晶体周围分布着大量玻璃体.     

CaO/Al_2O_3/SiO_2 系玻璃非均匀形核的研究

使用ＤＴＡ,ＸＲＤ,ＳＥＭ和ＥＤＡＸ方法研究了氧化铝瓷基片和ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２（ＣＡＳ）系玻璃在高温下的相互作用,发现晶体同时从玻璃表面和氧化铝界面处形核并生长,中间仍是玻璃态,没有均匀形核,晶体从玻璃表面以枝晶状向玻璃内部生长,晶化层厚度大于氧化铝界面处晶化层厚度,氧化铝界面处晶化层主要是由氧化铝晶粒和晶粒间的一些其他球晶组成。非均匀形核的主要位置是晶核剂表面的结构缺陷,晶核剂具有选择性。非均匀形核速率更多地被动力学势垒ΔＧＤ所决定,接触角函数ｆ（θ）的影响较弱。母体玻璃相的化学组成对形核起一定的促进作用。     

放射性废树脂特种水泥固化体的辐照稳定性

为了研究辐照对放射性废树脂特种水泥固化体的影响,确保树脂水泥固化体在长期处置过程中的稳定性,该文重点比较了树脂固化体经过不同剂量的γ射线辐照前后抗压强度和冻融实验后强度以及核素浸出率的变化规律,并通过扫描电镜比较了辐照前后固化体水化产物微观结构的变化情况。研究结果表明:辐照会使固化体抗压强度降低,损失幅度随剂量的增加而增大,并会加剧冻融实验引起的固化体强度损失程度;辐照后固化体对浸出离子的吸附能力降低;微观结构中,铝胶胶团含量相对减少,辐照可能引起其水化产物中高铝凝胶的分解,从而导致对核素滞留能力的降低和浸出率的升高;在累积辐照剂量小于10~5 Gy时,辐照不会对固化体稳定性产生严重影响。     

城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术

利用水洗脱氯和水泥固化对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,研究了液固比对焚烧飞灰中氯和重金属的脱除效果的影响,以及水泥添加量和养护时间对固化体密度、抗压强度和重金属浸出毒性的影响。结果表明：水洗过程对氯离子的脱除率为60.11-74.64%,当液固比L/S=20 mL/g时,氯离子的脱除率达到最高的74.64%,但重金属Cr、Cu、Ni 和Zn在水洗过程的脱除率都小于2%。随着水泥添加量和养护时间的增加,固化体密度和抗压强度呈逐渐增大趋势。当水洗焚烧飞灰含量为10-70%时,固化体中重金属Cr、Cu、Ni 和Zn的浸出浓度远低于GB5085.3-2007规定的浸出阈值。     

热处理条件对VO_2粉体晶体结构和相变性能的影响

以V2O5和草酸为原料,采用高温热解前驱体法制备VO2粉体,并结合XRD分析和热致相变性能测定,研究热处理条件对VO2粉体晶体结构和相变性能的影响。结果表明,采用三段式升温制度,可制备晶化程度较高的VO2粉体。制备过程中,热分解温度的升高或热分解时间的延长,均会导致产物VO2粉体平均晶粒尺寸增大、平均晶格畸变率降低、相变滞豫区间减小以及电阻突变量增大,热处理过程中VO2晶粒生长和晶格畸变率变化主要受热分解温度的控制。     

微粉微晶玻璃的致密烧结与析晶

采用R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统,制备微粉微晶玻璃.研究合理的烧结、析晶温度制度,以及升温速率、粉体粒度对玻璃析晶、显微结构的影响,探讨提高微晶玻璃的晶体质量分数和致密度、优化微晶玻璃显微结构的途径.结果表明,采用微粉制备辉石族矿物为主晶相微晶玻璃时,粉体的巨大表面积使微晶化进程变得更加容易,晶化处...     

冷却速率对连铸保护渣结晶性能的影响

采用WCT－2型差热分析天平和LEITZ光学显微镜（配有1350℃高温热台），研究了冷却速率对连铸保护渣结晶性能的影响。研究结果表明：随冷却速率提高，保护渣的结晶温度显著降低，结晶率降低，晶体尺寸减小，晶形也有很大改变。     

静电场对硫酸钙结晶的影响及计算机模拟

实验在水浴加热和水浴加热附加静电场两种条件下,对基本相同的结晶条件（温升速率,过饱和度,水动力学等）下得到硫酸钙晶体利用扫描电镜（SEM）进行了表征和分析.分析结果显示：在基本相同结晶条件下,水浴加热附加静电场与仅水浴加热下生成的硫酸钙晶体的形貌相比,有所增大.我们从水的内能与结晶形貌的关系出发,利用蒙特卡罗（MC）方法对静电场作用下的结晶情况进行了初步的分子模拟,解释了这一特殊现象.该分析结果可用于指导水溶液中生长晶体,外加一定强度的静电场可能得到更大更完整的晶体.     

二季戊四醇和季戊四醇分离结晶动力学研究

从结晶粒径与晶核数密度关系，晶体生长速率与成核速率关系着手，研究了二季戊四醇和季戊四醇的结晶动力学特性。通过对两种不同物质结晶特征的分析，成功地从季戊四醇废渣中结晶分离二季戊四醇，一次结晶纯度达到90％以上。     

微波合成硫代硫酸钠实验研究

大学本科《无机制备》实验课程中硫代硫酸钠的制备方法,反应时间长,灯用酒精耗量大,产率较低,且有时得到的是白色粉状物,加晶种也无晶体析出.为此,利用微波加热均匀、快速、高效节能等特点来制备硫代硫酸钠.研究了微波功率、反应时间、结晶的方法、硫粉是否用乙醇润湿等实验条件对硫代硫酸钠产率的影响,为大学本科学生《无机制备》实验课程开设该实验提供了一套较为成熟的实验方案.     

纳米TiO_2微粉烧结过程中的相变与晶粒生长

分别制备无定型、锐钛矿和金红石三种形态的ＴｉＯ２纳米微粉,并对其烧结性能进行了较详细的研究,结果揭示：晶化和相变过程是晶粒生长的主要因素,硬团聚体的形状决定了烧结体的显微结构。     

表面和界面效应对纳米晶粒尺寸的影响

应用热力学方法，讨论了非晶晶化法制取纳米晶体时所得最小晶粒与晶化温度的关系．发现当退火温度为物体熔点的1／2时，可制得最小晶粒，而在此温度下，过冷液体与晶体之间的Gibbs自由能之差达到最大值．考虑到样品较薄时较为明显的表面效应，计算了金属样品厚度对晶粒最小尺寸的影响．结果表明，晶粒的最小限度不仅受晶化过程中自由能差的影响，还与晶体厚度有关．样品厚度越小，对生成的最小晶粒尺寸影响越大．     

纳米铁粉燃烧特性研究

通过对粒径为50,100,500和20×10~3nm铁粉的比表面积实验(BET法)、燃烧热值实验和热分析实验,得到不同粒径铁粉的表面微观结构、燃烧热值和失重曲线,分析粒径对比表面积、燃烧热值的影响,研究不同粒径铁粉在10,20,30和40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和动力学参数.结果表明:粒径减小,铁粉比表面积和燃烧热值均增大,当粒径为50 nm时,燃烧热值最高,其值为6 792.1 J/g.粒径增大,着火点温度、最高燃烧速率对应温度、燃尽温度升高,燃尽时间延长;升温速率增大,相同粒径铁粉的着火温度、最大燃烧速率对应的温度和燃尽温度升高,纳米铁粉的最大燃烧速率增大,而微米铁粉的最大燃烧速率减小.随着粒径和升温速率的增大,活化能和指前因子都增大且存在互补偿效应.     

PET固相缩聚前后的结晶行为

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)固相缩聚过程存在聚合反应与结晶偶合的现象。利用自制的固相缩聚实验装置结合差示扫描量热法(DSC)对PET固相缩聚反应中的结晶行为进行了研究。结果表明:DSC升温速率增加使PET冷结晶峰温度明显升高,结晶峰面积减小,而熔融峰温度和面积随升温速率的变化很小;等温结晶时不同结晶温度的结晶形态存在差异,结晶形态取决于温度和结晶历史;PET固相缩聚过程中结晶度随反应温度和反应时间的增加而增加,并且缩聚反应的进程促进新结晶体的生成。