摘要
粉煤灰是一种在燃煤过程中产生的灰状物质，它是通过煤炭燃烧后在烟囱或燃烧设备中收集而来的，其主要成分为氧化硅、氧化铝等硅酸盐类物质。粉煤灰中可能含有汞、铅、镉等重金属，如果不加以妥善处理，可能会对土壤、水体和大气造成污染，甚至对生态环境造成损害。地质聚合物以其优异的性能被认为是21世纪具有发展前景的新型绿色胶凝材料之一。有着力学强度高、原料来源广泛、价格低廉、环保以及耐高温、耐腐蚀和耐久性等特点，因此在各个领域有着广泛的应用前景。多孔材料由于其优异的性能，被广泛用于过滤、催化、保温和吸附。而多孔地质聚合物基于其低能耗、低污染、低导热率、良好的热稳定性和独特的吸附特性等优点，近年来被认为是有前途的新型轻质多孔材料。通过一定的工艺将粉煤灰这种工业废弃物转化为高性能多孔材料，不仅可以解决粉煤灰的环境污染问题，还能变废为宝，获得高附加值高性能的材料。 本文利用工业固废粉煤灰进行绿色制造制备粉煤灰基多孔地质聚合物。主要分为两个部分，首先，利用粉煤灰制备粉煤灰地质聚合物浆料。通过正交实验等方法探究了制备粉煤灰地质聚合物的最佳配比，得到了粉煤灰基地质聚合物浆料的配比为模数1.5、液固比为0.50、激发剂含水量为10%时，粉煤灰地质聚合物拥有最佳的力学性能。其次，通过有机泡沫复制法及3D打印工艺将地质聚合物浆料制备成轻质高强的多孔地质聚合物。使用有机泡沫复制法时，本文将粉煤灰和钠基碱性活化剂以最佳配比混合制备成地质聚合物浆料，将聚氨酯海绵在浆料中浸渍制得结构均匀的多孔地质聚合物。分散剂添加量为1%时，挂浆效果较好。通过调节辊压间距，得到了气孔率达71%,热导率为0.1554W·m?1·K?1，抗压强度为1.33MPa的多孔地质聚合物。使用3D打印制备多孔地质聚合物时，添加20%的矿渣和硅灰及1%的甲基纤维素能优化了粉煤灰地质聚合物浆料的流变性能，使其适用于3D打印。在打印中使用18G(0.84mm)的针头，0.008MPa的气压，10mm/s的打印速度可以打印出孔径均匀、丝径连接良好、抗压强度为5.08MPa的粉煤灰多孔地质聚合物。
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