活化托贝莫来石中硅氧四面体八节环双链微孔结构形成机制与功能化构筑

Tobermorite (TOB) is the major components in autoclaved aerated concrete. The investigations to the formaton and functionalization of the microporous silicon tetrahedral double chain (8-ring in short) and the activation of TOB are the core of recycling waste aerated concrete. In this project, The variation of structure and activation during the dehydration and dehedroxylation of tobermorite will be studied. The activated TOB can releasing calcium ions and OH- ions in water, which will be studied from a dynamic view. In addition, the acitvated TOB would be used to remove phosphorus and ammonia in waste water and the evaluation criteria will be proposed for the removal efficiency. Besides, the relationship between the thermal stress and regionally dehydration in TOB will be investigated to put forward the mechanism in control the phase distribution. Furthermore, the selective dissolution of activated TOB and the formation of 8-ring would be emphatic studied. In the other hand, the Al would be incorporated in TOB to produce defect and oxygen vacancy, which can make the TOB get the pyroconductivity. The research in this project could enrich the fundamental theory for TOB study and support the recycling of waste aerated concrete.

托贝莫来石（TOB）是蒸压加气砼的主要物相。TOB相变活化、硅氧8节环双链微孔结构形成与功能化构筑研究，是废弃加气砼利用的核心问题。实验研究TOB相变过程结构变化规律，揭示TOB钙离子活化与供碱释钙能力的关系，阐明活化TOB除磷除氨氮机理；实验研究TOB相变内应力与区域相变的关系，揭示区域相变与TOB酸溶解性变化的规律，提出相变TOB的物相结构调控机制，建立TOB区域相变理论体系；实验研究TOB硅氧8节环双链结构重构型相变的临界条件，构建TOB中硅氧双链的结构模型，计算分析TOB脱水脱羟基、酸化过程硅氧双链微孔结构的稳定条件，建立TOB酸化产物多孔与吸附性能评价方法；实验研究铝代TOB中Al3+取代Si4+的电荷平衡机制，揭示Al3+在硅氧双链上的掺杂位置与氧空位形成条件，探究Al3+掺杂TOB的高温氧离子导电机理。项目成果丰富了TOB基础研究内涵，为废弃加气砼应用提供理论支撑。

托贝莫来石（TOB）是蒸压加气砼的主要物相。TOB相变活化、硅氧8节环双链微孔结构形成与功能化构筑研究，是解决蒸压硅酸盐制品相关固体废弃物资源化利用的关键。本项目从TOB的合成、高温相变规律入手研究TOB脱水、脱羟基过程中的结构变化，进而讨论TOB在选择性酸浸过程中制备多孔二氧化硅的可行性，提出了TOB选择性酸浸过程中的结构变化模型并分析了其多孔形成机制。.1、对TOB的合成过程进行了研究，对钙硅比、硅源活性、氯离子浓度、铝元素掺杂、合成时间、合成温度等合成条件与TOB合成产物的物相结构的关系进行了综合性表征。提出了TOB脱水过程中具有较高可信度的结构变化模式，分析了脱水后TOB的表面情况，从结构角度提出了TOB在脱水后钙离子活性增强的原因，高温区域相变导致TOB的钙离子活性逐渐增强，并表现出可被酸选择性溶解的特性。.2、TOB在相变活化后，结构中的钙离子在酸性溶液中溶出时，不会完全破坏TOB的硅氧骨架，在钙离子溶出后，TOB的硅氧骨架互相聚合，形成具有原有TOB层片形貌的多孔二氧化硅颗粒，钙离子溶出后的硅氧骨架中，存在双硅灰石链形成的8元环微孔孔道与大量硅氧骨架不规则聚合形成的介孔孔道。.3、研究了弱酸环境下TOB与Al掺杂TOB的选择溶解特性，并进一步研究了选择溶解法在以TOB为主要物相的废弃加气混凝土处理中的应用。研究了TOB与选择溶解产物对有机染料的吸附机制。另外，验证了层状硅酸盐矿物的高温相变规律与选择溶解特性的关系，证明了选择溶解现象在层状硅酸盐矿物中的普遍性。