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聚间苯二胺类材料的制备及其回收Au（Ⅲ）性能研究

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聚间苯二胺类材料的制备及其回收Au（Ⅲ）性能研究

作者：冯中敏安庆师范大学

学位级别：硕士

随着世界经济的快速发展,人类在过去的二十年里产生了大量的电子废弃物,这些废弃物不仅危害环境和地下水,而且还造成大量的金属资源浪费。据估计,仅2019年就产生了约5900万吨电子废弃物。但是,其中仅有20%的电子废弃物被回收处理,剩余... 详细信息

随着世界经济的快速发展,人类在过去的二十年里产生了大量的电子废弃物,这些废弃物不仅危害环境和地下水,而且还造成大量的金属资源浪费。据估计,仅2019年就产生了约5900万吨电子废弃物。但是,其中仅有20%的电子废弃物被回收处理,剩余的成为了垃圾填埋场的主要污染物。在循环经济的背景下,从电子废弃物中回收贵金属越来越受到关注,循环经济有望将电子废弃物转化为财富。此外,贵金属在珠宝、投资和工业应用中发挥着重要作用。据报道,二次来源(如电子废物)中的贵金属含量远远高于天然矿石。相对于其他矿物,电子废弃物含有大量贵金属,此类废物可被视为贵金属的第二来源。因此,从电子废物中回收黄金对于经济发展和环境保护非常重要。为了解决这个问题,本课题致力于采用简单的制备方法合成出吸附速度快和成本低廉的吸附剂,并对吸附剂材料的物理性质、化学性质、不同条件下的吸附率和吸附机理进行了详细地研究。硕士阶段开展的研究工作主要如下:研究工作一:为了快速地从酸性溶液中回收贵金属-金,我们采用一步氧化法制备出一种聚间苯二胺(PmPD)实心球,并应用于回收酸性溶液中的Au(Ⅲ)。实验结果表明,所制备的PmPD对Au(Ⅲ)有高选择性和处理容量,可以选择性的从多种金属离子(Cu,Ni,Cd,Zn,Au(Ⅲ))混合液中还原Au(Ⅲ),在溶液p H值为3.0的条件下,PmPD对Au(Ⅲ)的最大处理能力在4 h内达到1490.8 mg/g。另外,PmPD多次循环使用后的性能依旧保持稳定。此外,在实际CPU浸出液实验中,PmPD的处理效果也具有优势。这些实验结果表明PmPD在从酸性溶液中回收金有着广阔的应用前景。研究工作二:在研究工作一的基础上,为了增加PmPD的比表面积,我们采用牺牲模板法制备出一种新型的中空PmPD,并应用于快速地选择性回收水溶液中的Au(Ⅲ)。该吸附剂材料可以从低浓度(10 mg/L)的金溶液中极快地(10 min)回收Au(Ⅲ),并对不同竞争浓度的复杂金属离子混合物中的金离子具有优异的选择性。在室温和溶液p H值为4.0的条件下,中空PmPD对Au(Ⅲ)的最大处理能力在10 min的平衡时间内达到1185.18mg/g。另外,中空PmPD对于Au(Ⅲ)溶液多次循环利用时亦有突出性能。这些实验结果表明中空PmPD在从强酸性溶液中回收微量的金离子具有广阔的应用前景。研究工作三:在研究工作二中,由于PmPD纳米粒子在水中容易发生团聚,吸附能力降低,且难以从水溶液中分离,在循环使用过程中易损耗。为了提高纳米材料的回收效率和可操作性,我们以壳聚糖为基底,将PmPD交联在壳聚糖上,成功制备出一种柔软的易于固液分离的薄膜吸附剂(CS-PmPD),该薄膜可以选择性地回收电子废弃物浸出液中的金。实验结果表明,CS-PmPD膜可以从多种金属离子(Cu,Ni,Cd,Zn,Au(Ⅲ))混合液中选择性地还原Au(Ⅲ)。在溶液p H值为3.0时,CS-PmPD膜对Au(Ⅲ)在2 h内最大处理容量达到410 mg/g。CS-PmPD膜通过亚硫酸氢钠溶液冲洗后即可再生,且经七次循环使用后其性能保持稳定。此外,该CS-PmPD膜在处理实际的CPU含金浸出液实验中,也取得了满意的结果。研究工作四:在研究工作三的基础上,为了进一步提高膜的强度,我们采用非溶剂诱导相分离法,以聚醚砜与PmPD为原料合成出易分离的新型薄膜材料(PES-PmPD),并应用于选择性回收电子废弃物溶液中的Au(Ⅲ)。通过吸附性实验探讨了PES-PmPD膜的最佳条件、吸附容量和选择性。在30 C,最佳p H为1.0条件下,PES-PmPD膜在4 h内对Au(Ⅲ)的最大吸附容量为582.75 mg/g。吸附过程遵循拟二阶吸附等温线。还利用XPS、XRD对吸附剂进行了表征,阐明了PES-PmPD膜对Au(Ⅲ)的回收机理。此外,在各种自然水体及强酸性条件下PES-PmPD膜对Au(Ⅲ)具有单一的选择性。因此,该薄膜材料在电子废弃物中回收Au(Ⅲ)具有巨大的潜力。

关键词：氧化还原电子废弃物聚间苯二胺 Au(Ⅲ) 选择性

变温度场下CFRP布加固工字钢梁疲劳性能研究

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建筑结构 2021年第16期51卷 93-96页

作者：杨文瑞冯中敏黎惠莹袁娇东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为研究湿热环境下CFRP布加固工字钢梁的加固效果,采用有限元软件ABAQUS进行了变温度场下未加固、一层、三层和五层CFRP布加固工字钢梁的数值模拟,得到了工字钢梁的荷载-温度曲线和疲劳寿命-温度曲线,建立了CFRP布加固工字钢梁的疲劳寿... 详细信息

为研究湿热环境下CFRP布加固工字钢梁的加固效果,采用有限元软件ABAQUS进行了变温度场下未加固、一层、三层和五层CFRP布加固工字钢梁的数值模拟,得到了工字钢梁的荷载-温度曲线和疲劳寿命-温度曲线,建立了CFRP布加固工字钢梁的疲劳寿命预测模型。结果表明,CFRP布加固工字钢梁的承载力和疲劳性能受温度的影响,一层、三层、五层CFRP布加固工字钢梁的疲劳寿命增强比例最大分别为157%,266%,370%,极限荷载增强比例最大分别为2.31%,5.53%,8,41%。

关键词：变温度场碳纤维复合材料工字钢梁加固疲劳寿命

蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能研究

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建筑结构 2021年第8期51卷 71-76页

作者：杨文瑞袁娇黎惠莹冯中敏张颉东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330012

为提高废弃混凝土利用率,以及解决钢筋容易腐蚀的问题,同时能将蒸养的优势运用到工程中来,研究了不同体积率的钢纤维对蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能的影响,本试验制作了4根试验梁分析其裂缝形态、开裂荷载、极限荷载、荷载-挠... 详细信息

为提高废弃混凝土利用率,以及解决钢筋容易腐蚀的问题,同时能将蒸养的优势运用到工程中来,研究了不同体积率的钢纤维对蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能的影响,本试验制作了4根试验梁分析其裂缝形态、开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度曲线、平截面假定、受拉钢筋应变。同时制作了8个再生混凝土立方体试块测其抗压强度、观测其破坏形态。试验结果表明:钢纤维可提高再生混凝土抗压强度,且以钢纤维体积率为1.0%时最优,钢纤维可改善再生混凝土的脆性;钢纤维体积率越大,试验梁的开裂荷载和极限荷载提高越明显;4种GFRP筋钢纤维再生混凝土梁的破坏方式均为正截面受弯破坏并符合平截面假定;钢纤维能提高试验梁的抗裂能力并降低试验梁挠度及受拉钢筋应变。

关键词：钢纤维体积率再生混凝土 GFRP筋蒸养受弯性能

分散剂对蒸汽养护玻璃纤维混凝土抗渗性能的影响

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硅酸盐通报 2022年第1期41卷 100-108页

作者：杨文瑞黎惠莹冯中敏王世玉汤智毅东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

玻璃纤维在混凝土中的分散程度影响玻璃纤维混凝土的力学性能和抗渗性能,本文研究了高分子型超分散剂(B193)、聚醚改性聚合物(S-3101B)和羧甲基纤维素钠(CMC)对玻璃纤维混凝土微观结构、表面状况、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗渗性能的... 详细信息

玻璃纤维在混凝土中的分散程度影响玻璃纤维混凝土的力学性能和抗渗性能,本文研究了高分子型超分散剂(B193)、聚醚改性聚合物(S-3101B)和羧甲基纤维素钠(CMC)对玻璃纤维混凝土微观结构、表面状况、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗渗性能的影响。结果表明:三种分散剂能改善玻璃纤维混凝土中玻璃纤维的分散性,但是掺入分散剂S-3101B后会使混凝土产生大量孔隙,降低玻璃纤维混凝土的力学性能和抗渗性能;当分散剂B193掺量为0.5%(相对于胶凝材料的质量分数,下同)时,玻璃纤维混凝土试件的抗渗性能最好,渗水高度降低16.6%,当分散剂CMC掺量为0.5%时,渗水高度降低7.1%。最后建立了掺加三种分散剂的玻璃纤维混凝土渗水高度和分散剂掺量之间的关系曲线,可供工程设计参考。

关键词：混凝土玻璃纤维分散剂蒸汽养护微观结构渗水高度预测模型

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蒸养纤维再生混凝土抗渗性能研究

混凝土 2022年第10期 67-70,74页

作者：杨文瑞袁娇黎惠莹冯中敏全伟杰东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330012

为研究纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)在不同体积率下对蒸养再生混凝土抗渗性能的影响。设置3种纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)的体积率均为0、0.5%、1.0%、1.5%,主要从微观和宏观两个方面阐述不同体积率的纤维对蒸养再生混... 详细信息

为研究纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)在不同体积率下对蒸养再生混凝土抗渗性能的影响。设置3种纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)的体积率均为0、0.5%、1.0%、1.5%,主要从微观和宏观两个方面阐述不同体积率的纤维对蒸养再生混凝土抗渗性能的影响规律。试验结果表明:从微观角度分析混凝土包裹着纤维,混凝土与纤维之间有一定的黏结性,纤维能够打断混凝土内部的裂缝结构,从而抑制裂缝的开展;从宏观角度分析当纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)体积率为1.0%孔隙率最小且抗渗性能最佳。相比于未掺入纤维的再生混凝土,纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)体积率为1.0%的再生混凝土孔隙率分别降低了5.06%、6.09%、11.80%;相比于未掺入纤维的再生混凝土,纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维)体积率为1.0%的再生混凝土抗渗性能分别提高了18.50%、25.33%、34.41%;初步确定不同种类纤维再生混凝土孔隙率与渗透高度的关系式。

关键词：纤维再生混凝土蒸养抗渗性能孔隙率

蒸养高温养护对混凝土中GFRP筋吸湿行为影响研究

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建筑结构 2019年第22期49卷 97-100,96页

作者：杨文瑞袁娇冯中敏黎惠莹何雄君东华理工大学建筑工程学院南昌330012 武汉理工大学交通学院武汉430063

GFRP筋树脂在湿热环境下较易于吸收水分,对GFRP筋的抗拉强度及耐久性能造成不可逆的损伤,然而,目前针对高温养护混凝土中GFRP筋的吸湿性能研究十分有限。因此,针对不同纤维含量比例、不同养护温度环境,研究了高温养护混凝土中GFRP筋吸... 详细信息

GFRP筋树脂在湿热环境下较易于吸收水分,对GFRP筋的抗拉强度及耐久性能造成不可逆的损伤,然而,目前针对高温养护混凝土中GFRP筋的吸湿性能研究十分有限。因此,针对不同纤维含量比例、不同养护温度环境,研究了高温养护混凝土中GFRP筋吸湿行为的影响规律,建立了蒸养混凝土中GFRP筋扩散系数的预测模型。试验结果表明:GFRP筋复合材料的吸湿行为基本满足Fick第二定律;纤维含量与养护温度对GFRP筋的吸湿行均存在较大的影响;当纤维含量增加时,材料的平衡吸湿量、吸湿速率及扩散系数D均有所降低;当养护温度越高时,平衡吸湿量和扩散系数D越大,吸湿速率越高。但养护温度20℃时影响相对较小,当养护温度60℃以上时,吸湿行为影响较为明显。

关键词： GFRP筋高温养护纤维含量吸湿率扩散系数

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碱性环境下玻璃纤维对混凝土抗渗性能的影响

武汉理工大学学报 2022年第9期44卷 27-34页

作者：黎惠莹杨文瑞仵卫伟冯中敏王世玉全伟杰东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

碱性环境不仅是影响玻璃纤维耐久性的重要环境因素,也会与混凝土中粉煤灰活性成分发生反应。为了探索碱性环境下玻璃纤维对混凝土抗渗性能的影响,将暴露在碱性环境60d的玻璃纤维体积率为0%、0.5%、1.0%、1.5%的混凝土进行抗压、孔隙率... 详细信息

碱性环境不仅是影响玻璃纤维耐久性的重要环境因素,也会与混凝土中粉煤灰活性成分发生反应。为了探索碱性环境下玻璃纤维对混凝土抗渗性能的影响,将暴露在碱性环境60d的玻璃纤维体积率为0%、0.5%、1.0%、1.5%的混凝土进行抗压、孔隙率、抗渗和扫描电子显微镜(SEM)试验。结果表明:碱性环境中Ca(OH)_(2)与SiO_(2)和Al_(2)O_(3)发生反应,粉煤灰颗粒表面出现了明显的刻蚀,产生大面积细小空隙。玻璃纤维对混凝土各基体间起到粘结作用,承担了一部分拉应力。在碱性环境中,玻璃纤维体积率为1.0%为最佳体积率,此时抗压强度提高了22.19%,渗透高度减小了18.52%。建立了碱性环境作用下玻璃纤维混凝土孔隙率与渗透高度关系模型、孔隙率与抗压强度关系模型,为工程设计提供参考。

关键词：碱性环境玻璃纤维抗渗性能孔隙率微观结构

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沥青路面集料加工质量控制分析

江西建材 2020年第4期 40-41,43页

作者：黎惠莹冯中敏袁娇罗正斌东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330013 江西省交通科学研究院江西南昌330200

针对目前江西省高速公路沥青路面面层集料生产及质量控制上存在的不足,通过对常用加工设备对集料加工质量影响的分析,提出了标准化加工流程,规范集料加工工艺,提高集料生产质量的措施,为编制集料相关技术标准提供参考。

关键词：沥青面层集料加工工艺质量控制

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湿热地区沥青路面路用性能分析

交通节能与环保 2020年第4期16卷 94-97页

作者：冯中敏黎惠莹袁娇罗正斌东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330013 江西省交通科学研究院江西南昌330200

本文通过对近几年我国关于湿热地区沥青路面的研究成果进行汇总、分析、整理,从沥青混合料配合比设计、车辙试验、温度场、动力响应分析与设计、水稳定性研究方面综述相关研究成果。得出要根据区域特征设定影响因素权重,再设计合适的配... 详细信息

本文通过对近几年我国关于湿热地区沥青路面的研究成果进行汇总、分析、整理,从沥青混合料配合比设计、车辙试验、温度场、动力响应分析与设计、水稳定性研究方面综述相关研究成果。得出要根据区域特征设定影响因素权重,再设计合适的配合比;可从提高材料性能本身和进行外部控制温度来提高沥青路面的高温稳定性,并且要对工程地段的温度场和动力响应进行实测,以达到更好的效果;湿热地区宜通过浸水劈裂试验与冻融劈裂试验相结合,综合评价沥青混合料的水稳定性。

关键词：道路工程沥青路面湿热地区配合比动力响应路用性能