甲醛、甲苯在無機膠凝復合涂層中的吸附擴散行為研究.pdf

1、本文分別以白水泥、石膏為無機膠凝劑，重鈣、灰鈣、滑石為填料，摻入適量膠粉、纖維素等有機粉料，制備了不同厚度（1mm、2mm、3mm、5mm）的水泥基涂層和石膏基涂層。使用靜態(tài)雙倉法研究了甲醛、甲苯在無機膠凝復合涂層中的擴散深度與吸附、擴散行為，分析了其吸附擴散規(guī)律。利用X射線衍射、掃描電鏡、壓汞儀、氣體吸附儀、紅外光譜儀等對涂層樣品進行了物相、微觀結(jié)構(gòu)、孔徑分布、表面基團的表征。結(jié)合材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和涂層的吸附擴散結(jié)果對吸附、擴散機理進行

2、了探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴無機膠凝復合涂層對甲醛具有吸附性，吸附量和時間、涂層厚度、膠凝材料類型直接相關(guān)，表現(xiàn)為：吸附量隨時間呈現(xiàn)指數(shù)增長規(guī)律；水泥基涂層的吸附量隨涂層厚度呈指數(shù)增長趨勢，石膏基涂層的吸附量隨涂層厚度呈線性增長趨勢；同一厚度下，水泥基涂層的吸附量是石膏基涂層的2-3倍。同時，甲醛在涂層中具有擴散性，其擴散濃度和時間、涂層厚度、膠凝材料類型相關(guān)，表現(xiàn)為：甲醛擴散濃度隨時間呈指數(shù)增長關(guān)系，隨涂層厚度呈線性減小

3、關(guān)系；對于不同類型的涂層，甲醛在石膏基涂層中的擴散濃度要高于水泥基涂層的；擴散深度表現(xiàn)為在水泥基涂層中為3 mm，在石膏基涂層中可達5mm。⑵無機膠凝復合涂層對甲苯的吸附能力較差，吸附量也和時間、涂層厚度、膠凝材料類型有關(guān)，表現(xiàn)為：吸附量隨時間呈指數(shù)增長趨勢，隨涂層厚度呈線性減小趨勢；同一厚度下，水泥基涂層的吸附量是石膏基涂層吸附量的1-2倍。同時，甲苯在涂層中具有擴散性，擴散濃度和時間、涂層厚度、膠凝材料類型相關(guān)，表現(xiàn)為：甲苯擴散濃度

4、隨時間呈指數(shù)增長關(guān)系，隨涂層厚度呈線性減小關(guān)系；對于同一厚度不同類型的涂層，甲苯在石膏基涂層中的擴散濃度約為在水泥基涂層中的2倍。⑶分析對比甲醛、甲苯在同一厚度涂層中的吸附擴散結(jié)果發(fā)現(xiàn)：涂層對兩種氣體的吸附量基本相當，但甲苯在兩種涂層中的擴散量均高于甲醛在兩種涂層中的擴散量，主要原因是甲苯是非水溶性非極性氣體，在涂層中的吸附差，導致兩倉濃度差較大，只能通過擴散達到兩倉的平衡。XRD結(jié)果顯示涂層中膠凝材料水化完全，產(chǎn)生了膠凝作用；SEM顯

5、示涂層具有多孔性；氮吸附顯示兩種涂層均屬于第II類吸附等溫線，是單分子層吸附向多分子吸附的過渡。紅外光譜結(jié)果表明：水泥基涂層表面含有大量的活性基團，吸附甲醛后吸收峰明顯減弱，應該是發(fā)生了物理吸附的結(jié)果；但石膏基涂層吸附甲醛后吸收峰沒有明顯變化，并不能反映對氣體的吸附，可能是吸附量小導致未檢測出來的結(jié)果。分析了涂層對甲醛的吸附機理，認為主要是礦物的表面吸附，包括單分子層的化學吸附向多分子層物理吸附過渡，此外孔隙的毛細凝聚、水分子的吸收也是

6、產(chǎn)生吸附的原因。水泥基涂層吸附量大主要和其孔隙多為半封閉孔有關(guān)。涂層對甲醛的吸附量大是因為甲醛是水溶性極性氣體，容易在礦物表面產(chǎn)生吸附，且可溶解與水分子中；而甲苯是非極性氣體，不易產(chǎn)生吸附，故涂層對其吸附量較小。⑷氣體在涂層中的擴散主要和材料的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，從微觀結(jié)構(gòu)和孔徑去分析了氣體在涂層中的擴散機理。光學顯微鏡顯示涂層內(nèi)部具有多孔性。壓汞測試結(jié)果顯示水泥基涂層總孔隙率為36.5%，孔徑范圍主要為3.6nm~1μm，孔基體為中孔，主要