Керамзит монолит: недостатки и преимущества. Азбука бетона от Монолит Групп

Произошла ошибка, попробуйте позже. Если ошибка повторяется — обратитесь в службу поддержки по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или через форму обратной связи
Источник

Монолитный дом из керамзитобетона своими руками

Фундамент – очень важная составляющая при строительстве любого здания, в том числе и из монолитного керамзитобетона. Если Вы не имеете должного опыта, то не стоит браться за проектировку фундамента самостоятельно, так как его параметры напрямую зависят от данных, полученных при изучении почвы на застраиваемом участке и расчётных параметров готового здания. Заложить же фундамент по установленным специалистом параметрам можно и своими руками.

Совет прораба: при возведении дома из керамзитобетона наиболее целесообразно использовать ленточный фундамент.

Первым этапом работ является копание траншей под фундамент, на дно которых необходимо поместить подушку из песка и щебня. Подушка формируется в два слоя. Первым засыпают песок, а затем щебень, высота каждого слоя должна составлять минимум по пятнадцать сантиметров. Следующим шагом является монтирование арматурного каркаса и опалубки. Особое значение имеет продольное армирование, горизонтальную арматуру тоже стоит включить и лучше длинную, так как в итоге её можно будет использовать для армирования стен. Стоит принимать во внимание, что ширина фундамента должна превышать ширину стены, самое малое, на десять сантиметров. Завершающий этап – это заливка бетона, в который можно добавлять щебень мелкой фракции или тот же керамзит. После заливки фундамента необходимо сделать перерыв перед проведением последующих работ для его полной усадки и принятия необходимой прочности. Перерыв этот должен составлять две недели минимум.

Ленточный фундамент

Подготовка к заливке стен дома керамзитобетоном

Первым делом нужно подготовить фундамент, установив на него гидроизоляцию. Далее, можно пойти двумя путями и использовать несъёмную или съёмную опалубку. Первый вариант значительно дороже. Для его воплощения возводятся две параллельные стены из кирпича, различных блоков (как для наружной, так и для внутренней отделки) или листов и плит (только для внутренней облицовки), между которыми оставляется пространство для заливки керамзитобетона. При применении такой технологии следует обеспечить скрепление стен опалубки и самого наполнителя между собой. Связывание может обеспечиваться за счёт перпендикулярно уложенных кирпичей или блоков, используемых для возведения стен опалубки, выступающих внутрь просвета или же арматуры, арматурной сетки. Плиты и листы монтируют на каркас, который соединяют с внешней стеной при помощи металлических скоб. Главное – помнить, что расстояние между связующими звеньями по высоте стены не должно превышать шестидесяти сантиметров.

Совет прораба: что касается съёмной опалубки, то её намного проще изготовить своими руками, да и работать с ней удобнее, хотя усугубляется необходимость последующей облицовки готовой стены.

Наиболее простым и экономично выгодным вариантом является съёмная передвижная опалубка. Изготовляется она наиболее часто из фанеры, обёрнутой в полиэтиленовую плёнку. Соединяются обе части опалубки резьбовыми шпильками с надетыми на них гофрированными трубками. Неоспоримым преимуществом монолитного строения дома перед блочным из того же материала является низкая гибкость спектра выбора толщины стены из керамзитобетонных блоков.

Фото: монолитная стена из керамзитобетона

Заливка стен дома из керамзитобетона

Готовят водно-керамзито-цементную смесь, которую заливают в опалубку и накрывают новообразованный блок полиэтиленовой плёнкой. По мере высыхания слоёв опалубку перемещают выше, закрепляя её нижним рядом шпилек, вставленных в отверстия, оставшиеся от шпилек верхнего ряда. По достижению необходимой высоты стен дома и их просыхании необходимо установить армирующую стяжку, которая будет принимать на себя и распределять вес перекрытия.

Этапы заливки стен керамзитобетоном

Технология строительства дома из монолитного керамзитобетона своими руками в любом случае лучше блочной, так как она проще и быстрее в исполнении. А в случае необходимости использования помощников, расценки на кладку керамзитобетонных блоков окажутся выше от заливки стен.

Видео

Применение и изготовление монолитного керамзитобетона

Керамзитобетон практически везде широко применяется: возведение перегородок, несущих стен домов, закладывание проемов в монолитных домостроениях, создание полов и перекрытий.

Монолитный керамзитобетон является одним из распространенных видов бетона, который получается путем соединения вяжущего заполнителя (извести, строительного гипса или цемента) и керамзита. Керамзит является легким пористым материалом, который образуется за счет обжига вспененной глины. Керамзитобетон не уступает по своим биологическим свойствам керамическому кирпичу. Этот факт в сочетании с устойчивостью к морозу и влаге, отличными тепло- и звукоизоляционными характеристиками, а также небольшой стоимостью делают керамзитобетон идеальным материалом для строительства в соотношении качества и цены.

Из керамзитобетона производят монолитные блоки для создания межкомнатных перегородок и несущих конструкций. Благодаря тому, что материал достаточно легкий, вес здания существенно снижается. Следовательно, уменьшается нагрузка на фундамент. Удельный вес керамзитобетона приблизительно вдвое меньше удельного веса кирпича. Один стандартный блок по объему соответствует 7-8 кирпичам. За счет этого ускоряется в несколько раз процесс возведения стен, а также снижаются расходы на строительные работы. Благодаря точным размерам блоков, легко проходит процесс кладки и комбинирования с прочими строительными конструкциями. Керамзитобетон имеет хорошие теплоизоляционные свойства, поэтому нет необходимости делать стены толстыми. Благодаря этому, помещение приобретает дополнительное пространство. Структура материала позволяет легко просверливать различные отверстия и забивать гвозди. Поверхность не требует дополнительных усилий и материалов для подготовки к отделке.

Ни в коем случае нельзя допускать излишка воды, если керамзитобетон готовится для создания блоков.

В современном производстве изготавливаются как пустотелые, так и полнотелые керамзитобетонные блоки. Полнотелые имеют хорошую прочность, благодаря чему они чаще используются при укладке наружной облицовки и фундамента. Пустотелые блоки обеспечивают очень хорошую звуковую и тепловую изоляцию стен. К тому же пустоты в стенах снижают расход сырья, а значит и себестоимость продукции. При этом все прочностные свойства удовлетворяют необходимым при строительстве требованиям.

Монтаж керамзитобетонных блоков производится пустотами вниз на раствор из цемента и песка. Пустоты в блоках должны быть несквозными, чтобы при укладке раствор не смог проваливаться внутрь стены. Область применения керамзитобетона широка: возведение перегородок, несущих стен домов, закладывание проемов в монолитных домостроениях, создание полов и перекрытий.

Материалы и инструменты

Керамзитобетон нужно изолироватьс помощью гидроизоляции от кирпичей, застывших бетонных плит и других материалов.

Керамзитобетонные блоки являются стеновым материалом, который состоит из цемента, керамзита (обожженной глины) и песка. Производят керамзитобетонные блоки в бункерах для перемешивания, используя вибрационные пресса и специальные устройства для пропарки. При маленьких объемах в частном строительстве для создания смеси, из которой будет изготовлен монолит, используют обычную бетономешалку и лопату для подачи составляющих компонентов. Для производства блоков используют формы.

Исходным сырьем для создания керамзитобетона является керамзит. Это экологически чистый продукт. Обожженная и вспененная глина приобретает структуру застывшей пены. Покрывающая образовавшуюся гранулу спекшаяся оболочка придает пене высокую степень прочности, что делает керамзит одним из лучших видов пористого заполнителя. По стойкости к влаге и химическим воздействиям, по теплоизоляционным свойствам керамзитобетонные блоки не уступают легким и обычным бетонам и даже превосходят их. Для создания керамзитобетона потребуется песок, цемент и вода.

Технология изготовления

3 слоя стены.

При создании керамзитобетона очень важно правильно соблюдать технологическую последовательность загрузки всех компонентов. В первую очередь в бункер для перемешивания (или в бетономешалку) загружают 1 часть сухого цемента, а затем 2 части сухого песка. После этого все тщательно перемешивают и добавляют 1 часть воды. Далее в полученную массу следует добавить 3 части керамзита (наполнителя), и еще раз все хорошенько перемешивают. Масса при этом должна быть влажной. В некоторых случаях сухой керамзит очень сильно забирает воду, и смесь получается сухой. В этом случае при перемешивании необходимо добавлять воду до тех пор, пока все гранулы керамзита не покроются полностью глазурью из цемента. Если керамзитобетон готовится для создания блоков, то ни в коем случае нельзя допускать излишка воды. После этого готовую смесь можно выкладывать в формы.

Теплопередача керамзитобетона и теплоблока очень хорошо представлено на графике.

Если керамзитобетон изготавливается для наливного пола или других масштабных конструкций, то воды можно добавить больше (консистенция должна напоминать густой суп с фасолью). Керамзитобетон нужно изолировать от кирпичей, застывших бетонных плит и других материалов с помощью гидроизоляции, в качестве которой часто выступает полиэтиленовая пленка и различные эмульсии и мастики. Это делается для того, чтобы застывающий бетон не отдал воду в сухой бетон. Должен сформироваться монолитный полноценный кристаллогидрат. Схватывание обычно наступает через 1-2 дня. По бугристой поверхности можно начинать формировать второй финишный слой из смеси песка и цемента (консистенция смеси должна напоминать размягченное сливочное масло).

Через несколько дней начинает образовываться монолит из керамзитобетона. Для обеспечения максимальной прочности на протяжении месяца его следует обрызгивать водой, но лишь в разумных пределах. Вместо обрызгивания его можно накрыть полиэтиленовой пленкой, создавая с ее помощью особый микроклимат с высоким уровнем влажности. В течение месяца монолит твердеет и приобретает максимальную прочность.

Использование монолитного керамзитобетона в сравнении с обычным бетоном имеет много преимуществ в различных направлениях.

Преимущества керамзитобетона

1. Характеристика керамзитобетонных блоков.

   При создании стен потребуется вдвое меньше раствора, и при этом скорость проведения монтажа увеличивается примерно в 5 раз. На один квадратный м площади кладки масса изделий снижается в полтора раза.

2. Важным достоинством материала являются высокие теплоизоляционные характеристики, что делает его использование предпочтительным при создании помещений как в холодных, так и в теплых климатических условиях.
3. Керамзитобетон является дышащим материалом. За счет этого качества в помещении регулируется уровень влажности воздуха.
4. Материал не горит, не ржавеет, не гниет, обладает при этом положительными свойствами камня и дерева одновременно.
5. Керамзитобетон имеет ряд преимуществ и перед кирпичом. Керамзитобетонные блоки имеют удельный вес в 2,5 раза меньше удельного веса кирпичной кладки. В вибропрессованных блоках содержится намного меньше цемента. Один блок может заменить семь кирпичей, и профессиональный каменщик возведет за смену объем стены из блоков в три раза больший, чем из кирпича. По своим экологическим характеристикам керамзитобетон не уступает кирпичу. Опыт показывает, что применение монолитного керамзитобетона вместо кирпича при строительстве дома снижает себестоимость проводимых работ на 30-40%.
6. Этот строительный материал имеет отличные теплоизоляционные характеристики. Испытания, которые производились над керамзитовым гравием (основным заполнителем) на производстве научно-исследовательскими институтами, показали, что его применение позволяет снизить потери тепла более чем на 75%.

Нормативные требования

Теплопроводность керамзитобетона намного меньше, чем у бетона, а цена ниже.

После выхода СНиП-И-3-79 все требования к характеристикам строительных материалов для возведения стен заметно выросли. Проектно-конструкторские и научно-исследовательские институты приступили к поиску всех возможных решений, так как, согласно введенным нормам, даже стены, сделанные из дерева, должны иметь толщину не менее полуметра. Появилась идея заняться производством многослойных стен с применением в качестве основного компонента несущего элемента слоя из тяжелого бетона, и в качестве теплоизоляционного слоя использовать органические плиты из пенополиуретана или пенополистирола. Но совсем скоро выяснилось, что из-за большого накопления вредных веществ, образующихся от деструкции теплоизоляционных материалов, сильно ухудшаются санитарные нормы и комфортность проживания. Помимо этого, все эти материалы не подлежат ремонту, недолговечны при эксплуатации и плохо держат тепло.

Перекрытие, которое устроено из керамзитобетона считается одним из лучших вариантов перекрытия.

В настоящее время на рынке имеются керамзитобетонные блоки довольно хорошего качества, сделанные на основе керамзитового гравия с мелкими фракциями (5-10 мм). Производят их на современных вибрационных прессах. Все блоки проходят обязательную тепловую обработку. Благодаря этому, в производственных условиях достигается высокая прочность и хорошая теплоизоляция материала.

Благодаря сквозным пустотам, которые имеются в керамзитобетонных блоках, можно обустраивать скрытый каркас внутри стены, который будет повышать ее несущую способность. Блоки из керамзитобетона имеют отличные характеристики в отношении прочности и применимы не только для строительства малоэтажных зданий. Теплопроводность материала намного меньше, чем у бетона, а цена ниже.

Применение материала

Блоки из керамзитобетона довольно выразительны с архитектурной точки зрения, они экологически чистые и адаптированы к нашему климату. Их можно использовать без дополнительной штукатурки фасада (что исключает мокрые процессы в строительстве).

При комбинировании различных фактур и форм керамзитобетонных блоков предоставляется неограниченный простор для творчества архитектору. Используя эти блоки при строительстве, нет необходимости создавать дополнительную внешнюю отделку фасадов зданий.

Опыт применения керамзитобетонных блоков показывает, что для создания малоэтажных зданий не нужно вносить дополнительные конструкторские решения. За счет точно выдержанных размеров и разнообразия форм керамзитобетонные блоки отлично сочетаются с разными видами строительных материалов, металлоконструкций, железобетонных изделий, оконных и дверных проемов.

Керамзитобетонные блоки намного крупнее полуторного кирпича. Однако такие размеры обеспечивают удобство хранения, транспортировки, легкость при работе без использования специальных устройств и приспособлений. Кладка вовсе не отличается от кладки керамического кирпича. Она удобна и легка, за счет чего возведение стен из блоков становится доступным любому обычному застройщику.

Строительство комплексов из керамзитобетона в наших регионах составляет около 10% от всех построек, за рубежом же эта доля составляет порядка 40%. Особую популярность этот материал получил в Голландии, Чехии, Скандинавских странах и Германии. Там этот материал получил название – биоблок.

Устройство перекрытия

Одним из главных элементов конструкции дома считается перекрытие. Для его устройства используют различные материалы. Для индивидуального строительства чаще всего используют различные виды бетона и дерево. Одним из лучших вариантов считается перекрытие, которое устроено из керамзитобетона.

Благодаря его преимуществам снижается общая нагрузка на фундамент и стены. Недостатком при этом является лишь то, что керамзитобетон обладает ограниченной прочностью, которой, однако, вполне хватает для строительства жилого дома. Перекрытие из керамзитобетона можно сделать тремя способами: из готовых плит и путем создания монолитного или сборно-монолитного перекрытия.

Виды перекрытий

1. Легкое перекрытие из плит предпочтительнее благодаря тому, что увеличивается скорость строительных работ. Недостатком является большая стоимость на приобретение, доставку материала и на монтажные работы при помощи автокрана.
2. Монолитное перекрытие будет несколько дешевле, так как его можно произвести самостоятельно. Однако на строительные работы уйдет достаточно много физических сил и времени. Перед тем как проводится заливка керамзитобетона, необходимо соорудить опалубку, на создание которой понадобится дополнительный материал. После чего делают армированный каркас, который и заливают керамзитобетоном. Для создания каркаса необходима арматура и изогнутый металлический уголок.
3. Перекрытие по сборно-монолитному способу объединяет все преимущества первых двух способов. При увеличении скорости проведения строительных работ появляется возможность сэкономить средства. При этом способе применяются уже готовые пустотные керамзитобетонные блоки и балки, которые будут занимать основной объем и играть роль опалубки. Они сверху заливаются керамзитобетоном и в целом составляют единую конструкцию. Это перекрытие считается наиболее предпочтительным вариантом при строительстве дома.

Устройство пола

Заливка пола из этого материала в частном доме или на даче не потребует специальных знаний и очень больших профессиональных навыков. В первую очередь необходимо грамотно рассчитать необходимый объем керамзитобетона. Для этого нужно подготовить смету материалов. После того как необходимые материалы подготовлены, нужно продумать их рациональное использование. Ведь при укладке любого напольного покрытия вам потребуется идеально ровный пол.

После этого можно начинать подготавливать основание для керамзитобетонного пола. Правильно определив необходимую глубину, снимают верхний слой грунта. Если неровности и перепады очень большие, то следует переместить снятую в других местах почву туда, где имеются углубления. Их также можно заполнить боем. При этом нужно стремиться к максимальному выравниванию поверхности. Для этого ее трамбуют щебнем, битым кирпичом и камнем.

Следующим шагом является установка гидроизоляции. Самым оптимальным вариантом является применение рубероида. Если подземные воды находятся достаточно глубоко и вы точно знаете, что они не смогут повредить ваш пол, то можно сэкономить средства, применив вместо рубероида обычную полиэтиленовую пленку.

В качестве теплоизоляционного материала можно использовать керамзит, пенопластовые плиты или стекловату (применяется очень редко, так как этот метод теплоизоляции считается устаревшим). При планировании утепления пола нужно четко рассчитать количество расходного материала, чтобы пол был как можно менее дорогостоящим. Можно продумать и подпольное пространство. Стены подвалов зачастую создают с помощью фундаментных блоков.

После того как проведены работы по созданию теплоизоляции для дома, можно приступить непосредственно к заливке керамзитобетонного пола. Материал можно приобрести с доставкой. Укладку начинают с самого дальнего угла в помещении, постепенно передвигаясь к выходу. Перед началом работ нужно установить ограничительные рейки, которые должны быть выставлены по уровню. Самым важным этапом считается нанесение конечного слоя, который следует укреплять металлическим каркасом. Для этого можно использовать обычную сетку-рабицу – она придаст полу прочности, существенно снизит вероятность появления на поверхности трещин. В завершении нужно сделать стяжку. Для этого следует использовать специальный слой цемента для выравнивания. Для этих целей в продаже имеются уже готовые выравнивающие смеси.

Существуют веские основания полагать, что в ближайшее время использование керамзитобетона выйдет на новый уровень и этот материал вытеснит с рынка все материалы, которые уступают ему по качественным характеристикам. Благодаря этому, построенные дома станут экологически чистыми, теплыми и недорогими.

Дом из монолитного керамзитобетона: этапы строительства

При строительстве индивидуальной усадьбы сложно выбрать из богатого ассортимента подходящий материал для несущих конструкций. Дом из монолитного керамзитобетона, построенный своими руками, отличный вариант сооружения, совмещающего в себе традиционные и инновационные технологии возведения жилища, которые делают постройку комфортной, теплой, экологически чистой и безопасной.

Виды керамзитобетона

Керамзитобетонные блоки применяются в стране на протяжении более 50-ти лет, и поэтому есть практика в работе с этим материалом. Легкий бетон имеет 3 вида:

• Теплоизоляционного предназначения. Применяется только для создания шумоизоляции и утепления дома.
• Комбинированный. Используется утеплителем и материалом для внутренних стен и перегородок.
• Керамзитобетонный конструкционный монолит. Предназначается для сооружения несущих конструкций.

В качестве основного наполнителя бетонных блоков выступает керамзит, наличие той или иной пропорции песка и цемента в растворе определяет функциональную категорию материала.

Плюсы и минусы: чего больше?

Особенности строительства

При монолитном способе постройки жилого дома выбирается нужное соотношение компонентов для приготовления смеси, которой будут заливаться несущие стены и перегородки. При таком виде возведения есть технические сложности и большие затраты физического труда. Для формирования стен используют съемную опалубку, к месту проведения работ должен быть постоянный доступ техники. Монолитное бетонирование выполняет улучшение технических показателей постройки, ведь для приготовления смеси можно использовать вспомогательные вещества, которые модифицируют бетон. Они улучшают плотность и прочность бетона, ослабляют негативное воздействие агрессивной среды и климатических условий. При строительстве используют бригадный метод возведения, но при возведении здания своими руками добиваются отличных качеств работы, хотя будет потрачено больше времени и сил.

Этапы строительства

Фундамент: подготовка, армирование и другие работы

Начинают этот вид работ с разметки контуров дома на территории участка. Далее выполняют вырывание траншеи под основу здания. Из грунта удаляют остатки корней деревьев и кустарников. Потом выполняют формирование песчано-щебеночной подушки, рекомендовано засыпать слои материалов мощностью 15 см. Проводят утрамбовку подложки вибратором или подручными средствами.

Следующим этапом будет создание арматурного каркаса фундамента. Для этого выставляют металлические пруты по горизонтали и вертикале цоколя. При этом следует предусмотреть, чтобы укрепляющий каркас нулевого уровня потом соединялся в монолитном веществе со «скелетом» несущих стен. Основу дома формируют так, чтобы ее ширина превышала этот показатель несущей конструкции минимум на 10 см.

Постройка опалубки

Для формирования фундамента выполняют сооружение опалубки. Ее делают из досок и брусьев, материалов деревообрабатывающей промышленности, таких как листы фанеры, ДСП. При помощи шуруповерта и саморезов эти элементы закрепляются к зафиксированным в грунте брусьям. Эта конструкция должна выдержать давление заливаемого бетона. Разбирается сооружение после застывания смеси.

Подготовка раствора и залив фундамента

Далее при помощи бетономешалки выполняют смешивание составляющих монолитного материала: цемента, керамзита, воды, щебенки мелкой фракции, пластификаторов. Вспомогательные вещества обеспечивают быстрое застывание бетона, их покупают в магазине или же для этих целей подойдет жидкое мыло. Потом приготовленное вещество заливают в приготовленную опалубку. После этого делают технологический перерыв в строительных работах — фундамент должен сделать усадку и набрать свою проектную прочность. Срок экспозиции — 15 дней.

Для постройки дома из керамзитового монолита лучше подходит ленточный вариант несущего сооружения.

Технология заливки стен

Перед заливанием несущих конструкций и внутренних перемычек выполняют гидроизоляцию цоколя пленочным материалом, рубероидом, обмазкой. Потом формируют опалубку для формирования стен. Это можно выполнить при помощи 2-х вариантов:

• Несъемная конструкция. В этом случае строят две кирпичные или с гипсокартона и плит параллельные стены с зазором между ними для закладки раствора.
• Съемная опалубка. Выполняется из досок и щитового материала.

Далее монтируют арматурный каркас стен. Потом подготовленную смесь заливают в съемную опалубку. По мере готовности керамзитобетонных слоев, передвигают удерживающую конструкцию вверх. После монтажа нужной высоты сооружения устанавливают стяжку для армирования, которая будет удерживать кровлю дома.

Керамзит — сырье для керамзитоблоков | Монолит-ДВ

Керамзит — облегченный пористый материал в виде гравия, или щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород. Свойства керамзитового гравия определяются размером зерен, объёмным весом, прочностью. В зависимости от диаметра зерен керамзитовый гравий распределяют на фракции: 5-10,10-20 и 20-40 мм, зерна меньше 5мм — это уже керамзитовый песок. В зависимости от объемного насыпного веса (в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800. Водопоглощение керамзитового гравия — от 8 до 20%, морозостойкость по ГОСТ — не менее 25 циклов.

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя в легких бетонах и в качестве теплоизоляционного материала для засыпок.

Керамзитовый гравий — округлые частицы с оплавленной поверхностью и порами внутри. Получают вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Керамзитовый гравий с зернами 5-40мм морозоустойчив, огнестоек, слабо впитывает воду и не содержит примесей, вредных для цемента.

Керамзитовый гравий применяют в качестве заполнителя при изготовлении легких бетонов (керамзитобетонов) и конструкций из них.

Керамзитовый щебень — заполнитель для легких бетонов произвольной формы, в основном угловатой с размерами зерен от 5-40 мм, изготовленный путем дробления крупных кусков вспученной керамзитовой массы.

Керамзитовый песок — заполнитель для легких бетонов и растворов с размером частиц от 0,14-5 мм, получаемый при обжиге глинистой мелочи во вращающих и шахтных печах либо дроблением крупных фракций керамзита.

Керамзитобетонные блоки — один из самых удобных строительных материалов, для строительства частных домов и высотных зданий. Удобство керамзитобетонных блоков в том, что по техническим характеристикам они не уступают кирпичу, однако расход бетона значительно ниже. Керамзитобетонные блоки производства компании «Клинстройдеталь» обеспечивают высокий уровень теплоизоляции, они изготовлены из экологически чистых материалов и позволяют увеличить полезную площадь помещения до 20% за счет толщины. Стеновые камни из керамзита — это альтернатива кирпичу по срокам и себестоимости строительства. Керамзитобетонные блоки не подвержены горению, гниению, значительно повышают уровень звукоизоляции помещения. Приобретая у нас керамзитобетонные блоки по наиболее приемлемой и конкурентоспособной цене, вы взамен получаете практически вечный строительный материал высокого качества.

Дробилка для керамзита

Давно не секрет, что на рынке производства керамзитобетонных блоков высокая конкуренция. Большое количество производителей, заставляют новичков этого бизнеса демпинговать и снижать цены, на свои изделия, до минимально возможных. Что бы снизить себестоимость керамзитных блоков, производителю приходится идти на различные «ухищрения», как то: использовать в производстве более дешевое сырье, низкого качества, заменять дорогие компоненты более дешевыми (например менять в составе смеси соотношение керамзита к песку, в сторону песка) Из-за чего страдают конечные потребители и, в итоге, сам производитель.

Как же можно повысить качество выпускаемой продукции без удорожания?

Ответ очевиден: повысить качество компонентов используемых в производстве. Основным компонентом, в производстве керамзитных блоков является, собственно, керамзит. Кто работает, тот знает, что керамзит крупной фракции стоит несколько дешевле, керамзита мелкой фракции.
Но крупный керамзит не подходит для производства керамзитобетонных блоков.
Что можно предпринять? Можно самостоятельно дробить крупный керамзит до нужной фракции с помощью дробилки.

Что мы получаем на выходе:

1.Повышаем потребительские качества конечного продукта, за счет улучшения внешнего вида и повышения прочности блоков.
2.Экономим средства на закупке более дешевого керамзита.

За счет чего повышается прочность блоков?

При дроблении, зерно крупного керамзита раскалывается на несколько частей, образуя части с неровными и пористыми поверхностями, которые обладают значительно большим сцеплением с другими компонентами бетонной смеси, чем цельный и гладкий керамзит. Соответственно повышается конечная прочность всего изделия.

Кроме этого, что немаловажно, значительно улучшается товарный вид выпускаемых блоков, за счет использования однородных компонентов.

Видео работы дробилки для керамзита Монолит ДВ-11

Монолиты с большой площадью поверхности на основе столбчатых глиняных материалов в качестве носителей для каталитических процессов

Introducción. Se ha encontrado que la aplicación comercial de arcillas pilarizadas como catalizadores se ha Dificultado Principalmente por su longado tiempo de preparación. Sin embargo, se encuentran reportadas varias técnicas para modificar arcillas por Includes de polihidroxocationes modificando la naturaleza del medio de Suspensión [1], asistida por radiación microondas [2] or ultrasonido [3], entre otras.Esta última al parecer facia la diffusión del polihidroxocatión dentro del espacio interlaminar de la arcilla disminuyendo así el tiempo de intercalación [4]. En el presente trabajo se estudia el efecto de aplicar ultrasonido (США) en el paso de intercalación de una montmorillonita colombiana con una solución oligomérica hidrolizada de Al-Fe. Se evalaron simultáneamente tres factores Experimentales: naturaleza del medio de Suspensión, Concentration de Suspensión arcillosa y tiempo de tratamiento con US, aplicando para ello un Disño factorial 23.Metodología. Se partió de una montmorillonita cálcica suministrada por Bentocol S.A., previamente purificada por sedimentación. Por diffracción de rayos X (DRX) se verificó muy bajo grado de impureza con cuarzo. La solución pilarizante de Al-Fe (OH / (Al + Fe) = 1,6; relación atómica nominal de Fe = 2,0%) готовится к гидролизу lenta bajo reflujo. La solución polihidroxocatiónica Al-Fe fue mezclada con Suspenes de arcilla al 2, 25-50% en agua, этанол или ацетон. La mezcla fue inmediatamente puesta en el baño de ultrasonido a 313 K (Ультразвук, 1200 Вт, 50/60 Гц) на 10, 20 или 30 мин.El producto se dejó reposar por 6h, se lavó por diálisis hasta fin de cloruros y se secó a 333 K. El material intercalado se calcinó al aire a 673 K por 2h. Los sólidos calcinados fueron analysisados ​​por difracción de rayos X en polvo, mientras los intercalados en placa orientada para hacer seguimiento al espaciado basal. Результаты и обсуждение. Los factores estudiados fueron optimizados empleando la metodología de superficies de respuesta. Los patrones de DRX muestran que el empleo de ultrasonido lleva a materiales intercalados en mayor proporción y con mayor grado de homogeneidad de los pilares, primarymente para tiempos cortos de tratamiento.Повышенная концентрация приостановки (25% или 50%), которая находится в состоянии ожидания на 20 минут в течение 20 минут, дает возможность продлить срок службы аркильи и провести эксперимент по удалению. Выводы. La optimización de las condiciones de intercalación de la montmorillonita del Valle del Cauca con policationes Al-Fe asistida con US, permite la obtención de sólidos intercalados con características comparebles a los preparados porcho el método de la de la método de la método de la método, en de la método, en de la método.Bibliografía. 1. Мохино Ф., Мартин А.Б., Салерно П., Бахамонде А., Мендьороз С. (2005) Монолиты с большой площадью поверхности на основе столбчатых глиняных материалов в качестве носителей для каталитических процессов. Приложение. Наука о глине 29, 125–136 2. Гифтопулу М.Е., Миллан М., Бриджуотер А.В., Дагуэлл Д., Кандиоти Р., Хрильяк Дж. Столбчатые глины как катализаторы гидрокрекинга тяжелого жидкого топлива, (2005) Прил. Катал. A: Общий 282 205–214 3. Олайя, Дж. Бланко, С. Бернал, С. Морено, Р. Молина (2009). Синтез столбчатых глин с Al – Fe и Al – Fe – Ce из концентрированных суспензий глины с использованием микроволн или ультразвука и их каталитическая активность в реакции окисления фенола.Приложение. Катал. B: Окружающая среда. 93, 56-65. 4. Катдаре С., Рамасвами В., Рамасвами А. (2000). Факторы, влияющие на получение монтмориллонита с колонками из оксида алюминия с использованием ультразвука Micropor. Мезопор. Матер, 37, 329-336. Agradecimientos. Los autores agradecen la financiación de este trabajo a EMPOPASTO S.A, E.S.P, VIP Ucaldas y Colciencias (1127-489-25606).

Однонепрерывные сетчатые полимеры с использованием эпоксидного монолита для создания прочных материалов

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Файлы Фейи — Джон Фейи

История Monolith Portland Cement начинается примерно на рубеже веков, когда Совет общественных работ Лос-Анджелеса решил пополнить водоснабжение из-за пределов бассейна Лос-Анджелеса. К 1906 году городские власти получили право на воду из долины Оуэнс на восточной стороне Сьерр и начали разработку сооружения для доставки воды Л.A. Строительство цементного завода в Монолите, Калифорния, было одним из первых аспектов проекта, реализованного городскими властями. Почему Монолит? В дополнение к обильному запасу известняка и глины (необходимых для производства высококачественного цемента, который будет использоваться для строительства акведуков для транспортировки воды), Монолит также был расположен недалеко от географического центра предполагаемого участка передачи.

Завод был закончен в 1908 году и работал непрерывно до 1914 года, когда был завершен водный проект в Лос-Анджелесе и мельница остановлена.В 1920 году недвижимость была сдана в аренду товариществу под названием US Potash Company. В июне 1921 года она была переименована в Monolith Portland Cement Company.

В течение следующих полувека Monolith Portland Cement отвечал требованиям быстро развивающегося Лос-Анджелеса и быстро набухающих контуров южной Калифорнии. В архитектуре региона до сих пор сохранились следы продукции компании. Многие дома и предприятия в испанском стиле в Беверли-Хиллз и Голливуде (построенные в 20-х годах) использовали штукатурку Monolith; L.Окружная больница А. — памятник городу — была построена из монолитного цемента.

В 1941 году, в начале Второй мировой войны, правительство США заявило права на сырье Monolith Portland Cement и построило огромный склад боеприпасов ВМС США в Хоторне, штат Невада. С 1942 года и до конца войны большая часть продукции компании шла на строительство военно-морской базы на острове Гуам. В 50-х и 60-х годах компания Monolith Portland Cement расширила и модернизировала свои производственные мощности, удовлетворяя постоянно растущие потребности южной Калифорнии в области шоссе, коммунальных услуг и строительства.

В начале своей истории владельцы компании построили небольшой участок скромных домов для своих сотрудников, а также универсальный магазин и почтовое отделение для обслуживания крошечного сообщества. Но в 1972 году Portland Cement закрыла город и разрушила дома, чтобы сократить расходы на техническое обслуживание.

% PDF-1.7 % 809 0 объект > эндобдж xref 809 140 0000000016 00000 н. 0000003973 00000 н. 0000004201 00000 н. 0000004243 00000 н. 0000004279 00000 н. 0000004761 00000 н. 0000004876 00000 н. 0000004991 00000 п. 0000005106 00000 п. 0000005221 00000 н. 0000005337 00000 н. 0000005454 00000 н. 0000005569 00000 н. 0000005683 00000 н. 0000005799 00000 н. 0000005916 00000 н. 0000006032 00000 н. 0000006146 00000 н. 0000006262 00000 н. 0000006367 00000 н. 0000006472 00000 н. 0000006580 00000 н. 0000006688 00000 н. 0000006796 00000 н. 0000006900 00000 н. 0000007008 00000 н. 0000007114 00000 н. 0000007194 00000 н. 0000007274 00000 н. 0000007354 00000 н. 0000007433 00000 н. 0000007514 00000 н. 0000007594 00000 н. 0000007675 00000 н. 0000007755 00000 н. 0000007836 00000 н. 0000007915 00000 н. 0000007995 00000 н. 0000008076 00000 н. 0000008155 00000 н. 0000008235 00000 н. 0000008315 00000 н. 0000008394 00000 н. 0000008474 00000 н. 0000008554 00000 н. 0000008633 00000 п. 0000008712 00000 н. 0000008790 00000 н. 0000008867 00000 н. 0000008947 00000 н. 0000009027 00000 н. 0000009107 00000 н. 0000009188 00000 п. 0000009268 00000 н. 0000009349 00000 п. 0000009429 00000 н. 0000009509 00000 н. 0000009623 00000 н. 0000009681 00000 п. 0000009826 00000 н. 0000009872 00000 н. 0000009906 00000 н. 0000010361 00000 п. 0000011072 00000 п. 0000011722 00000 п. 0000011925 00000 п. 0000012220 00000 п. 0000012289 00000 п. 0000012467 00000 п. 0000012665 ​​00000 п. 0000012826 00000 п. 0000013202 00000 п. 0000013640 00000 п. 0000013718 00000 п. 0000013932 00000 п. 0000014154 00000 п. 0000015510 00000 п. 0000015707 00000 п. 0000015906 00000 п. 0000016525 00000 п. 0000016749 00000 п. 0000017056 00000 п. 0000017163 00000 п. 0000017849 00000 п. 0000019238 00000 п. 0000020403 00000 п. 0000020724 00000 п. 0000020923 00000 п. 0000021086 00000 п. 0000021476 00000 п. 0000022969 00000 п. 0000024369 00000 п. 0000025831 00000 п. 0000026083 00000 п. 0000026435 00000 п. 0000026596 00000 п. 0000026784 00000 п. 0000027845 00000 п. 0000029183 00000 п. 0000035174 00000 п. 0000035737 00000 п. 0000040875 00000 п. 0000041420 00000 н. 0000042291 00000 п. 0000042672 00000 п. 0000046372 00000 п. 0000048100 00000 н. 0000049462 00000 п. 0000054864 00000 н. 0000104125 00000 н. 0000150615 00000 н. 0000151159 00000 н. 0000151289 00000 н. 0000166605 00000 н. 0000166644 00000 н. 0000166704 00000 н. 0000166762 00000 н. 0000166878 00000 н. 0000166958 00000 н. 0000167030 00000 н. 0000167109 00000 н. 0000167188 00000 н. 0000167267 00000 н. 0000167325 00000 н. 0000167689 00000 н. 0000167800 00000 н. 0000167901 00000 н. 0000168055 00000 н. 0000168181 00000 н. 0000168303 00000 н. 0000168482 00000 н. 0000168623 00000 н. 0000168804 00000 н. 0000168963 00000 н. 0000169094 00000 н. 0000169241 00000 н. 0000169395 00000 н. 0000169601 00000 н. 0000169825 00000 н. 0000003096 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 948 0 объект > поток x ڜ TKOQh (C vi64D * / AE BE | (vF7 & nJLD = 3D7s_ws_3

Frontiers | Получение карбоксиметилцеллюлозы-g-поли (акриламида) / аттапульгита пористого монолита с экологически чистым шаблоном Pickering-MIPE для адсорбции Ce (III) и Gd (III)

Абстрактное графическое изображение .Изготовление пористого монолита с шаблоном Пикеринга-MIPE и его применение для адсорбции Ce (III) и Gd (III).

Введение

Редкоземельные элементы (РЗЭ) — важные компоненты в специальных функциональных материалах для промышленного применения, а также в областях передовых технологий, таких как биомедицинская инженерия, хранение информации, связь, ветряные турбины, космические полеты, ядерная энергия и военные приложения (Сараванан et al., 2013; Ogata et al., 2015; Anastopoulos et al., 2016; Rajendran et al., 2016; Чжао и др., 2016, 2019; Wang et al., 2017a). Китай обладает более чем 90% мировых потенциальных запасов (Survey, 2014; Ogata et al., 2015). В последнее время адсорбция и извлечение РЗЭ из водных растворов стали важной проблемой из-за их важности (Voßenkaul et al., 2015; Alshameri et al., 2019), и многие технологии разрабатываются для обогащения РЗЭ, включая экстракцию растворителем ( Hou et al., 2013; Schirhagl, 2014), адсорбция (Maranescu et al., 2019; Mondal et al., 2019; Yang et al., 2019), ионного обмена (Moldoveanu, Papangelakis, 2012; Page et al., 2019) и соосаждения (Chatterjee et al., 2009). Среди них адсорбция считается одним из наиболее перспективных методов удаления РЗЭ благодаря простоте работы, легкости разделения, высокой эффективности и возможности повторного использования (Ogata et al., 2015; Wang et al., 2017a).

В настоящее время для адсорбции РЗЭ из водных растворов, включая красную глину, используются различные адсорбирующие материалы (Gładysz-Płaska et al., 2014), гидрогелевые пористые материалы (Zhu et al., 2016a), углеродные материалы (Babu et al., 2018), силикагели (Ogata et al., 2015), морские отложения (Liatsou et al., 2015) и биополимерные микрокапсулы (Delrish et al., 2014). Среди различных используемых адсорбентов пористые гидрогелевые материалы являются одним из наиболее эффективных типов адсорбентов благодаря своим супергидрофильным свойствам и функциональным группам, связывающим металл, в поперечно-сшитых полимерных сетках (Ren et al., 2016). Более того, пористые гидрогелевые материалы могут быть сконструированы и адаптированы с использованием различных функциональных групп для придания им определенных свойств, и полученные функциональные материалы являются благоприятными для стабильного процесса адсорбции.Кроме того, адсорбционные свойства адсорбентов зависят от их функциональных групп и удельной поверхности. Высокая удельная поверхность способствует раскрытию функциональных групп, повышая вероятность реакции между адсорбатами и адсорбентами. Таким образом, включение пористой структуры в адсорбенты может обеспечить адсорбентам высокую удельную поверхность для эффективного удаления РЗЭ, а пористая структура также имеет преимущества, заключающиеся в том, что она снижает сопротивление пропусканию и увеличивает адсорбционную активность адсорбентов по отношению к адсорбентам (Zhu et al., 2016б). Поэтому без разработки функциональных гидрогелевых материалов с пористой структурой не обойтись.

Метод мягкого шаблона — распространенный метод создания материалов с упорядоченными и неупорядоченными пористыми матрицами (Jiaxi et al., 2015). В этом методе эмульсии Пикеринга с высокой внутренней фазой типа масло-в-воде (O / W Pickering HIPEs), содержащие более 74% внутренней фазы, считаются наиболее эффективным способом получения гидрогелей с четко определенной пористостью (Zhu et al., 2016а, б).Эта технология включает полимеризацию мономеров в непрерывной фазе и удаление дисперсной фазы, что может привести к созданию твердого вспененного материала (polyHIPE) с взаимосвязанной пористой структурой (Ma et al., 2014; Oh et al., 2014). Интересно, что взаимосвязь и структура пор polyHIPEs могут быть легко адаптированы путем изменения параметров O / W Pickering HIPEs (Ikem et al., 2010a; Ye et al., 2013). Таким образом, большое количество адсорбентов со взаимосвязанными структурами было успешно приготовлено с использованием HIPE Пикеринга (Yi et al., 2016), а полученные адсорбенты продемонстрировали повышенную адсорбционную способность для моделирования загрязняющих веществ из-за большой пористости и высокой проницаемости (Zhang et al., 2016).

Тем не менее, HIPE компании Pickering имеют некоторые очевидные недостатки. Например, для этого метода часто требуется более 74% органического растворителя (такого как жидкий парафин, толуол, p, -ксилол или n -гексан) в качестве фазы дисперсии, а также требуется большое количество этих органических растворителей. значительно увеличивает стоимость подготовки; кроме того, они вредны для окружающей среды и здоровья человека.Таким образом, желательно уменьшить долю масляной фазы и заменить ядовитый органический растворитель экологически чистой масляной фазой. По сравнению с Пикерингом-HIPE, для образования эмульсий с внутренней фазой Пикеринга (Пикеринга-MIPE) требуется меньше фазы дисперсии. Поэтому в этом исследовании пористые материалы со средней внутренней фазой эмульсии были изготовлены с использованием дешевого растительного масла в качестве фазы дисперсии. Кроме того, частицы с подходящей смачиваемостью являются необходимым условием для приготовления стабильной эмульсии Пикеринга на основе масла в воде.Для достижения необходимой смачиваемости твердые частицы [такие как неорганические частицы (Gudarzi and Sharif, 2011), полимерные мицеллы (Yang et al., 2016), коллоидные частицы (Gautier et al., 2007) и углеродные материалы (Sullivan and Kilpatrick, 2002)] обычно необходимо модифицировать химическими и физическими процессами, но это неизбежно приведет к потере энергии и увеличению стоимости производства. По этим причинам природные частицы, не требующие дальнейшей модификации, считаются отличными стабилизаторами для создания взаимосвязанных пористых материалов.Из-за большого количества гидроксильных групп и отрицательного заряда глинистые минералы обладают высокой гидрофильностью и представляют потенциал для использования в образовании эмульсии масло в воде в виде стабильных частиц без какой-либо дополнительной модификации.

В этом исследовании природный аттапульгит (АТФ) использовался в качестве стабильной частицы, твин-20 (Т-20) служил в качестве со-стабилизатора, а растительное масло было выбрано в качестве дисперсной фазы для получения экологически чистой воды Пикеринга -МФЭ для строительства из пористых материалов. Для образования стабильных MIPE Пикеринга исследовали влияние типа масляной фазы, скорости вращения гомогенизатора и времени на образование MIPE Пикеринга.Карбоксиметилцеллюлоза натрия (КМЦ) имеет две разные концевые группы: одна имеет химически восстанавливающую функциональность (полуацетальное звено), а другая имеет боковую гидроксильную группу, которую можно использовать для реакции с другими мономерами (Klemm et al., 2005). Более того, группы на КМЦ оказались эффективными для удаления ионов металлов из воды (Sharma et al., 2017; Klemm et al., 2018). Таким образом, в этом исследовании КМЦ был использован в качестве основы прививки, на которую был привит акриламид (AM), который использовался в качестве функционального мономера из-за его способности соединяться с металлами и его реакционной способности.Изучены также адсорбционные свойства полученных пористых целлюлозных г — поли (акриламид) / аттапульгитовых материалов для Ce (III) и Gd (III) из водного раствора.

Экспериментальная секция

Материалы

CMC (CP, вязкость: 300-800 мПа · с) и AM (CP) были приобретены на химическом заводе Shanpu (Шанхай, Китай) и использованы без дополнительной обработки. Персульфат аммония (APS, AR), N, N, N’N ‘ -тетраметилэтилендиамин (TMEDA, AR), метиловый фиолетовый (MV) и метиленовый синий (MB) были предоставлены Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. (Шанхай, Китай). АТФ был получен на руднике Хуаннишань в округе Сюи, провинция Цзянсу, Китай, а затем размолот и пропущен через сито с размером ячеек 200 меш. N, N ‘ -метиленбисакриламид (MBA, CP) был получен от Yuanfan Vegetable Additives (Шанхай, Китай). Т-20 (AR) был получен от корпорации BASF. Молекулярное сито 3A 103 было получено от Molsion Molecular Sieve Co., Ltd. (Шанхай, Китай). Льняное масло было закуплено у Yongfan Trading Co. (Ланьчжоу, Китай). Рапсовое масло и соевое масло были приобретены у Yihaijiali Arawana Edible Oil Co., Китай. Арахисовое масло, подсолнечное масло, оливковое масло и кунжутное масло были получены от Shandong Luhua Group Co., Ltd. China. Кукурузное масло было закуплено у Cofco Food Marketing Co., Ltd. China. Все остальные реагенты были аналитической чистоты, и все растворы были приготовлены на деионизированной воде.

Приготовление Пикеринга-MIPE

Т-20 (0,2 г) и АТФ (0,5 г) растворяли в 10 мл деионизированной воды при перемешивании при 3000 об / мин в течение 1 мин, а затем в смешанную суспензию отдельно добавляли различные растительные масла (10 мл) и эмульгировали с помощью GJD. -Гомогенизатор B12K при определенных оборотах в минуту в течение заданного времени для формирования MIPE Пикеринга.Тип эмульсии определяли методом висячей капли с деионизированной водой и p -ксилолом. Капля эмульсии могла диспергироваться в деионизированной воде, но оставалась круглой в p -ксилоле, что указывает на то, что свежеприготовленные MIPE Пикеринга были эмульсиями типа масло в воде. Состав исходных реагентов, коды эмульсий и соответствующие диаметры капель приведены в таблице 1.

Таблица 1 . Состав корма для составов MIPE Пикеринга и пористых монолитов CMC- г -PAM / ATP и их соответствующие средние размеры капель и пор.

Получение пористого монолита CMC-g-PAM

Стабильные Пикеринг-MIPE, содержащие 0,1 г КМЦ, 0,31 г МБА, 2% Т-20 и 5% АТФ, получали сначала растворением КМЦ и МБА в непрерывной фазе. После получения эмульсии в нее добавляли 1,42 г (2 ммоль) AM, 91 мг APS и 0,1 мл TMEDA при быстром перемешивании в течение 1 мин, а затем приготовленную смесь переносили в пробирки, герметизировали и погружали в водяная баня при 65 ° C в течение 12 часов для завершения реакции полимеризации.После этого пористые полимеры разделяли и промывали ацетоном путем экстракции Сокслета в течение 10 часов. Для активации пористых полимеров их погружали в 0,5 М водно-спиртовой раствор NaOH (об. / Об., 3/7) на 24 ч для превращения амидных групп в карбоксильные группы. Избыточный NaOH и нежелательные остатки многократно смывали растворителем вода / этанол ( V _вода / V _спирт = 3/7), а затем монолитные гидрогели обезвоживали молекулярным ситом 3A в абсолютном этанолом, а затем сушат при 60 ° C в вакууме в течение 8 ч.Состав исходных реагентов, коды пористых монолитов и соответствующие диаметры пор также приведены в Таблице 1. Фотографии материалов показаны на Рисунке 4.

Характеристика

FTIR были получены на спектрометре Nicolet NEXUS FTIR (США) в области волновых чисел ^-1 4 000–400 см после того, как образцы были приготовлены в виде таблеток KBr. Морфология пористых монолитов была охарактеризована с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа (SEM, JSM-6701F, JEOL, Япония) после покрытия золотой пленкой.Средний диаметр пор был получен путем измерения 100 пор с помощью программного обеспечения Image-Pro Plus 6.0. Цифровой биологический микроскоп Leica DM1000, оснащенный встроенной камерой, использовался для записи оптических микроскопических изображений MIPE Пикеринга.

Оценка эффективности адсорбции

Рабочие растворы, содержащие различные концентрации Ce (III) и Gd (III), были приготовлены разбавлением исходного раствора Ce (NO ₃ ) ₃ или Gd (NO ₃ ) ₃ деионизированной водой.Монолитные адсорбенты измельчали ​​до гранулированных частиц с размером частиц в диапазоне 12-40 меш для проведения экспериментов по адсорбции.

Процесс адсорбции проводили путем погружения 20 мг адсорбента в 25 мл растворов Ce (III) и Gd (III) и встряхивания термостатическим встряхивателем (THZ-98A) при 120 об / мин и 30 ° C в течение заданного времени для достижения адсорбции. равновесие. После этого монолит отделяли от раствора, и оптическую плотность растворов измеряли спектрофотометром УФ-видимого диапазона (UV-3010, HITACHI, Япония) для измерения концентраций Ce (III) и Gd (III) в растворе. .В качестве комплексообразователей в этом случае используются хлорфосфоназо и азоарсин для Ce (III) и Cd (III) соответственно. Максимальные длины волн поглощения составляют 666 нм для Ce (III) и 656 нм для Gd (III). Адсорбционная способность пористого монолита для Ce (III) и Gd (III) была рассчитана согласно уравнению (1):

где, q _e (мг / г) — количество Ce (III) или Gd (III), адсорбированное на единицу массы адсорбента, и C ₀ и C _e (мг / Л) — концентрации Ce (III) или Gd (III) до и после адсорбции соответственно, 0.025 (л) — объем раствора Ce (III) или Gd (III), использованный для адсорбции, а м (мг) — масса адсорбента.

В ходе эксперимента pH раствора доводили до необходимого значения с помощью 0,1 моль / л растворов HCl или NaOH. Влияние значения pH на адсорбционную способность пористого монолита (S2) оценивали в растворах редкоземельных металлов с начальной концентрацией 200 мг / л и значениями pH от 1 до 7. Влияние начальной концентрации на адсорбционную способность Пористый монолит исследовали путем добавления адсорбента (S2) в растворы с концентрацией в диапазоне 100–400 мг / л в течение 1 ч при исходном pH раствора.Кинетику адсорбции определяли, изменяя продолжительность адсорбции от 5 до 120 мин при исходном pH раствора и концентрации раствора 200 мг / л. Все эксперименты по адсорбции повторяли трижды для получения среднего значения.

Эксперименты по десорбции были проведены, чтобы показать возможность повторного использования полученного пористого гидрогеля. Обычно 20 мг адсорбента (S2) полностью контактировали с 25 мл 200 мг / л при 120 об / мин и 30 ° C в течение 1 ч для достижения адсорбции насыщения.Затем нагруженный металлом адсорбент вымачивали в 30 мл раствора HCl (0,5 моль / л) в течение 2 часов для десорбции, а затем пропитывали раствором NaOH 0,5 моль / л и полностью промывали до нейтральной реакции деионизированной водой для активации, после чего адсорбент был использован для другого процесса адсорбции. Цикл адсорбции-десорбции повторяли пять раз, чтобы оценить возможность повторного использования монолита.

Результаты и обсуждение

Получение MIPE Пикеринга, стабилизированных АТФ и Т-20

Экологически чистые MIPE Пикеринга на масле были получены с использованием растительного масла в качестве фазы дисперсии и АТФ и Т-20 в качестве стабилизатора после интенсивного перемешивания в течение заданного времени.Во время перемешивания Т-20 сначала покрыл поверхность АТФ, а затем покрыл наностержни АТФ синергетически с другими свободными поверхностно-активными веществами на границе раздела масло-вода, действуя как барьер для предотвращения слияния капель масла и образования стабильной эмульсии. как показано на схеме 1.

Схема 1 . Формирование O / W Pickering-MIPE, стабилизированных АТФ и Т-20.

Влияние скорости и времени эмульгирования

Скорость и время вращения гомогенизатора являются важными факторами для получения гомогенной эмульсии (Colla et al., 2006), поэтому в этом случае были исследованы эффекты скорости и времени перемешивания. Детали эксперимента перечислены в таблице 1; все эмульсии были стабилизированы 5% АТФ и 2% Т-20. После приготовления эмульсию выдерживали месяц для наблюдения за ее стабильностью. Как показано на рисунке 1, скорость вращения гомогенизатора оказала большее влияние на стабильность эмульсий по сравнению с продолжительностью эмульгирования (рисунок 1A). По мере увеличения скорости эмульгирования и напряжения сдвига энергия эмульсионных систем также увеличивалась, что уменьшало энергию системы, и размер капель эмульсий в значительной степени уменьшался.Увеличение скорости эмульгирования увеличило площадь контакта водной и масляной фаз, что позволило более эффективно диспергировать и разбивать капли масла в эмульсии и, таким образом, значительно повысить стабильность эмульсий. Стоит отметить, что чрезмерная скорость эмульгирования привела к появлению в эмульсии большого количества пузырьков. Согласно Фигуре 1, объем эмульсии остался прежним после того, как скорость достигла 10 000 об / мин, и, таким образом, было выбрано 10 000 об / мин для оценки эффекта продолжительности эмульгирования.

Рисунок 1 . Влияние (A), на скорость вращения гомогенизатора и (B), времени на формирование Пикеринга-MIPE. Все эмульсии были стабилизированы 5% АТФ и 2% Т-20.

При той же скорости эмульгирования увеличение продолжительности эмульгирования также помогло образовать стабилизированную эмульсию. Достаточное время эмульгирования может улучшить диспергирование эмульсии, уменьшить диаметр и толщину стенок капель, а также увеличить количество капель.Однако столкновения между каплями из-за механического перемешивания приводили к их агрегации и образованию пены в критическое время, и поэтому было важно найти подходящую продолжительность процесса эмульсии. Как показано на рисунке 1B, стабилизированные эмульсии были получены после перемешивания в течение 7 минут, и, таким образом, оптимальная продолжительность процесса эмульсии составляла 7 минут.

Эффект масляной фазы

Также было изучено влияние восьми видов растительного масла на эмульсии.Цифровые фотографии и реологические характеристики эмульсий Пикеринга с различными растительными маслами показаны на рисунке 2. Как показано на рисунке 2A, эмульсии, приготовленные с восемью видами растительных масел, сохраняли хорошую стабильность в течение как минимум 1 месяца после перемешивания при 10000 об / мин в течение 7 минут. , разделения нефти и воды не наблюдалось. Разный цвет восьми эмульсий можно отнести к разным исходным цветам масляных фаз. Испытание на скольжение показало, что эмульсии могут оставаться на вертикальной стеклянной трубке без какого-либо потока, что свидетельствует о том, что образовавшиеся эмульсии были типичными гелевыми эмульсиями и что капли масла были плотно упакованы, что также было подтверждено их оптическими микрофотографиями (Рисунок 3).Было также подтверждено, что увеличение вязкости эмульсий может ингибировать коалесценцию капель эмульсии и улучшать стабильность эмульсии (Ikem et al., 2008). Поэтому для оценки вязкости приготовленных эмульсий Пикеринга использовали реометр с контролируемым напряжением. Реологические характеристики показывают, что не было значительной разницы в вязкости восьми эмульсий (Рисунок 2B) и вязкости соответствующих растительных масел (Рисунок 2C).

Рисунок 2.(A) Цифровые фотографии эмульсий Пикеринга, приготовленных с использованием различных растительных масел. Реологические характеристики (B), соответствующих эмульсий Пикеринга и (C) различных растительных масел.

Рисунок 3 . Изображения эмульсий Пикеринга, приготовленных с использованием различных масляных фаз, в оптическом микроскопе.

Изображения полученных эмульсий, полученные с помощью оптического микроскопа, показаны на рисунке 3. Было обнаружено, что капли всех восьми эмульсий компактно скапливались вместе и что средний диаметр капель восьми капель эмульсии был почти одинаковым (таблица 1).Отсутствие видимой разницы между диаметрами эмульсий может быть другой важной причиной схожей вязкости эмульсий. Приведенные выше экспериментальные результаты доказали, что тип масла не оказывал значительного влияния на эмульсию, и, таким образом, все растительные масла, использованные в этом исследовании, подходили для приготовления стабильной эмульсии Пикеринга «масло в воде».

Образование CMC-g-PAM / ATP

Пористые монолиты были получены свободнорадикальной полимеризацией реагентов в непрерывной фазе с использованием APS в качестве инициатора.Разложение APS при 65 ° C заставляло CMC генерировать макрорадикалы, и мономер AM был привит на CMC. Полимер с трехмерной сетчатой ​​структурой затем был сформирован в присутствии сшивающего агента MBA. После завершения реакции продукты немедленно экстрагировали ацетоном по Сокслету в течение 10 ч для удаления масляной фазы, и наблюдали монолиты с пористой морфологией (рис. 4). Это свидетельствует о том, что включение соответствующего АТФ и низкой дозировки Т-20 в качестве стабилизатора Пикеринга было успешным в формировании пористой структуры внутри гидрогелей во время полимеризации и последующей обработки.Элюирование масляной фазы способствовало образованию макропор, в то время как более тонкий слой мономера между соседними каплями приводил к открытию каналов пор между соседними макропорами (Xu et al., 2016; Wang et al., 2017b).

Рисунок 4 . Цифровые фотографии пористых гидрогелей CMC- g -PAM / ATP, полученных с использованием Пикеринга-MIPE с различными растительными маслами.

FTIR AM, CMC и CMC- г -PAM / ATP до и после гидролиза сравниваются на Фигуре 5, чтобы подтвердить образование целевого пористого адсорбента.Полоса поглощения КМЦ при 3434 см ^-1 (валентное колебание ОН КМЦ) перекрывается валентными колебаниями ОН (Fe, Mg) OH и (Al, Mg) OH АТФ (Wang et al., 2015). ) после реакции и появляется при 3,401 см ^-1 в спектре на Фигуре 5C. Полоса AM при 1,673 см ^-1 , отнесенная к валентному колебанию C = O, и полоса CMC при 1603 см ⁻¹ , отнесенная к асимметричному валентному колебанию карбоксилата, перекрывалась и появлялась при 1,663 см ⁻¹ в спектре. CMC- г -PAM / ATP (фиг. 5C), что указывает на успешную прививку мономера AM к CMC (Xiao et al., 2015). Полоса поглощения при 1036 см ^-1 (рис. 5C) была отнесена к асимметричному валентному колебанию Si-O-Si, что указывает на наличие АТФ в пористом монолите. После гидролиза характеристическое поглощение при 3,196 см ^-1 (фиг. 5C), приписываемое группам -NH ₂ , исчезло, а валентное колебание O-H представило очевидный синий сдвиг и появилось на 3 433 см ^-1 . Кроме того, характерная полоса поглощения C = O в амиде при 1,663 см ^-1 ослабла, а пики поглощения при 1562 и 1405 см ^-1 , которые были отнесены к асимметричным и симметричным валентным колебаниям -COO ^{— После гидролиза появилось} групп, что свидетельствует об успешном превращении амидных групп в карбоксильные группы (Ghorai et al., 2014). Более того, полоса поглощения Si-O-Si асимметричного валентного колебания АТФ сохранялась после гидролиза.

Рисунок 5 . FTIR-спектры (A) AM; (B) CMC и CMC- г -PAM / ATP (C) до и (D) после гидролиза.

Морфология поверхности пористых материалов, полученных с помощью MIPE Пикеринга с различными растительными маслами, представлена ​​на рисунке 6. СЭМ-изображения восьми пористых материалов демонстрируют сходную морфологию поверхности, что указывает на то, что влияние типа растительного масла на структуру пор было почти ничтожно.Все материалы демонстрируют взаимосвязанные и отчетливые иерархические пористые структуры, при этом макропоры и поровые каналы четко видны на их СЭМ-изображениях. Статистические данные в таблице 1 показывают, что средние размеры макропор восьми материалов были относительно однородными, около 2,3 мкм, что соответствовало размеру капель соответствующих эмульсий, что указывает на отсутствие структурной усадки в процессе полимеризации и последующей обработки. . Как правило, размер макропор материалов, полученных методом темплатной эмульсии с высоким содержанием внутренней фазы, составляет примерно 100-700 мкм (Ikem et al., 2010b). Напротив, диаметр макропор материалов, приготовленных в этой статье, был значительно уменьшен, что могло эффективно улучшить удельную поверхность материалов.

Рисунок 6 . СЭМ-изображения пористого КМЦ- г -ПАМ / АТФ, приготовленного с использованием различных масел.

Адсорбционные свойства CMC-g-PAM / ATP для Ce (III) и Gd (III)

Затем оценивали адсорбционные свойства CMC- г -PAM / ATP для Ce (III) и Gd (III). Как показано на Фигуре 7A, все адсорбенты продемонстрировали почти одинаковую эффективность адсорбции с адсорбционной емкостью для Ce (III) и Gd (III) около 205 и 216 мг / г соответственно.Сходные адсорбционные свойства для Ce (III) и Gd (III) могут быть связаны с аналогичным химическим составом и пористой структурой готовых пористых монолитов. Результаты показывают, что MIPE Пикеринга, приготовленные в этом исследовании, демонстрируют широкую применимость и могут быть получены из различных видов растительных масел.

Рис. 7. (A) Влияние масляной фазы на адсорбционную способность пористых материалов CMC- г -PAM / ATP для Ce (III) и Gd (III). (B) Влияние pH на адсорбционную способность CMC- г -PAM / ATP S2 для Ce (III) и Gd (III).

Влияние pH на адсорбцию Ce (III) и Gd (III)

Чтобы определить влияние pH на адсорбцию Ce (III) и Gd (III), эксперименты по адсорбции проводили при различных значениях pH; результаты показаны на Фигуре 7B. Когда значение pH было выше 7,0, задействованные ионы металлов гидролизовались, поэтому для испытаний были выбраны значения pH от 1 до 7. Адсорбционные свойства монолитов сильно зависели от pH, а адсорбционная способность в основном определялась количеством заряженных функциональных групп на основной цепи.Было ясно, что адсорбционная способность CMC- g -PAM / ATP по отношению к Ce (III) и Gd (III) значительно возрастает с увеличением pH до 4,0, выше которого адсорбционная способность становится стабильной. Это явление может быть связано с протонированием –COO ^– в сильнокислой среде (Wang W. et al., 2013). Протонирование может снизить комплексообразующую способность адсорбента с ионами металлов (Ijagbemi et al., 2010). С увеличением значения pH часть групп –COOH трансформируется в группы –COO ^–, которые обладают более сильной комплексообразующей способностью с ионами металлов, чем –COOH, поэтому более высокое значение pH способствует адсорбционной способности адсорбентов.Когда начальный pH увеличился с 4,0 до 7,0, все карбоксильные группы адсорбента были диссоциированы и заряжены, и, таким образом, наблюдалась постоянная адсорбционная способность.

Влияние времени контакта на адсорбцию Ce (III) и Gd (III)

Кинетика адсорбции адсорбента является важным параметром для практического применения. Кинетические кривые адсорбции пористых монолитов с различными масляными фазами показаны на рисунке 8. Рисунок демонстрирует, что скорость адсорбции пористыми монолитами ионов металлов заметно увеличилась в первые 30 минут и что степень адсорбции достигла стационарного состояния. через 30 мин.Кривые адсорбции также показали, что скорости адсорбции восьми материалов для Ce (III) в основном совпадали, и, таким образом, только S2 был выбран в качестве репрезентативного для оценки скорости адсорбции для Gd (III). Склонность к адсорбции для Gd (III) показала, что S2 также имеет высокую скорость адсорбции для Gd (III) и достигает адсорбционного равновесия через 30 мин, что аналогично адсорбционному поведению для Ce (III). Высокая скорость адсорбции зависит от взаимосвязанных пор материалов, которые эффективно снижают сопротивление массопереносу и открывают больше участков связывания для ионов металлов, тем самым улучшая доступность ионов металлов для адсорбента (Gupta et al., 2014).

Рисунок 8 . Кривые кинетики адсорбции пористых материалов CMC- г -PAM / ATP для (A), Ce (III) и (B), Gd (III) (врезка: т / q _t против t для уравнения псевдо-второго порядка).

Чтобы исследовать возможные этапы регулирования скорости во время процесса адсорбции, модели псевдопервого порядка (уравнение 2) и псевдо второго порядка (уравнение 3) (Ghaedi et al., 2015) были протестированы на соответствие экспериментальным данным. Уравнения кинетических моделей выражаются следующим образом:

, где q _t — это адсорбционная способность для Ce (III) или Gd (III) в момент времени t , а q _e — это равновесная адсорбционная способность. k ₁ (min ^-1 ) и k ₂ [г / (мг / мин)] — константы скорости адсорбции моделей псевдопервого и псевдо второго порядка соответственно.Как показано в таблице 2, адсорбция Ce (III) и Gd (III) на пористых монолитных адсорбентах следовала модели псевдо-второго порядка, а не модели псевдопервого порядка, по сравнению с их коэффициентами линейной корреляции ( R ² ). Кроме того, рассчитанные значения q _e ( q _{e, cal} ) с использованием кинетической модели псевдо-второго порядка были намного ближе к экспериментальным значениям ( q _{e, exp} ). Это предполагает, что адсорбция пористых монолитов Ce (III) и Gd (III), вероятно, контролировалась процессом химической адсорбции (Zhou S.et al., 2014; Чжоу Ю. и др., 2014).

Таблица 2 . Кинетические параметры адсорбции Ce (III) и Gd (III) на CMC- g -PAM / ATP.

Влияние начальной концентрации на адсорбцию Ce (III) и Gd (III)

Влияние исходных концентраций ионов металлов на адсорбционную способность материалов исследовали в диапазоне 50–400 мг / л. Как показано на Фигуре 9A, адсорбция насыщения пористого монолита (S2) для Ce (III) и Gd (III) была достигнута, когда начальная концентрация увеличилась до 200 мг / л, а затем тенденция к увеличению сгладилась.Максимальные адсорбционные емкости по Ce (III) и Gd (III) составили 205,48 и 216,73 мг / г соответственно. По мере увеличения концентраций Ce (III) и Gd (III) внутренний и внешний градиент концентрации материала увеличивался, тем самым усиливая движущую силу адсорбции, что было полезно для Ce (III) и Gd (III), чтобы преодолеть перенос сопротивление и распространение во внутреннюю часть сети 3D. Когда все адсорбционные центры адсорбента были полностью заняты ионами металлов, достигалось адсорбционное равновесие.

Рис. 9. (A) Влияние начальных концентраций Ce (III) и Gd (III) на адсорбционную способность пористого материала S2 и (B) количество адсорбированных Ce (III) и Gd (III) как функция цикла адсорбции-десорбции.

Процесс адсорбции моделировался с помощью моделей изотерм Ленгмюра (уравнение 4) и Фрейндлиха (уравнение 5) (Mittal et al., 2010; Chen et al., 2019). Соответствующие уравнения следующие.

, где C _e (мг / л) представляет собой равновесную концентрацию ионов металлов, а q _e и q _m — адсорбционная способность (мг / г) адсорбента в любое время и в равновесном состоянии (мг / г) соответственно.b (л / мг) — константа Ленгмюра, относящаяся к аффинности сайтов связывания (мг), которую можно рассчитать по наклону (1/ q _m ) и пересечению (1/ q _m × б) участка ( C _e / q _e ) по сравнению с C _e . K — постоянная Фрейндлиха, связанная с адсорбционной способностью, а n — безразмерная константа, представляющая индекс интенсивности адсорбции или неоднородности поверхности. K и n также можно рассчитать по наклону (1/ n ) и отрезку (log K ) графика (log q _e ) по сравнению с log C _e .

Соответствующие параметры изотермы и коэффициенты корреляции ( R ² ) были рассчитаны и сведены в Таблицу 3. Результаты аппроксимации доказали, что соответствующие параметры изотермической модели Ленгмюра (Ce (III): 0,9999, Gd (III) : 0.9973) были намного выше, чем у изотермической модели Фрейндлиха (Ce (III): 0.6563, Gd (III): 0,6148). Максимальные адсорбционные емкости для Ce (III) и Gd (III), рассчитанные по модели Ленгмюра, составили 205,56 и 224,52 мг / г соответственно, что очень близко к экспериментальным значениям 205,48 и 216,73 мг / г соответственно. Приведенный выше анализ показывает, что модель Ленгмюра подходила для подгонки процесса адсорбции редкоземельных металлов на адсорбент, предполагая, что сайты связывания были равномерно распределены на поверхности адсорбента, поскольку эти сайты связывания проявляли такое же сродство к адсорбции, что и одиночные молекулярные центры. слой (Ван Дж.и др., 2013). Более того, из таблицы 4 также можно видеть, что адсорбционная способность при насыщении макропористого монолита, полученного в этом исследовании, была намного выше, чем у адсорбентов, о которых сообщалось ранее, как и скорость адсорбции.

Таблица 3 . Константы изотермы адсорбции Ce (III) и Gd (III) на CMC- g -PAM / ATP.

Таблица 4 . Сравнение адсорбционных емкостей ( q _m , мг / г) и скоростей (T, мин) различных адсорбентов для Ce (III) и Gd (III).

Возможность повторного использования CMC-g-PAM / ATP для Ce (III) и Gd (III)

Возможность повторного использования — важный параметр для оценки свойств адсорбента. В этом разделе был выбран S2 для исследования производительности регенерации. Учитывая, что приготовленный пористый адсорбент содержит большое количество карбоксильных групп, чувствительных к H ⁺ , в качестве элюента для десорбции Ce (III) и Gd (III) из КМЦ была выбрана соляная кислота (0,5 моль / л). — г -ПАМ / АТФ после адсорбции.После эксперимента по десорбции материал активировали 0,1 моль / л NaOH и использовали для следующего процесса адсорбции. Как показано на рисунке 9B, адсорбционная способность адсорбента во втором цикле была немного выше, чем исходная, что позволяет предположить, что некоторые адсорбционные центры могут быть созданы во время процесса регенерации; аналогичное явление было обнаружено и в более ранних исследованиях (Zhu et al., 2015). После второго цикла наблюдалось лишь незначительное снижение адсорбционной способности по Ce (III) и Gd (III).Кроме того, приготовленный пористый материал сохранял относительно высокую адсорбционную способность по отношению к Ce (III) и Gd (III) в течение всех последовательных процессов адсорбции-десорбции, что указывает на то, что свежеприготовленный гидрогель CMC- g -PAM / ATP продемонстрировал отличную возможность повторного использования.

Заключение

Была разработана удобная, экономичная и экологически безопасная стратегия для приготовления взаимосвязанного пористого адсорбента CMC- г -PAM / ATP с матрицами Пикеринга-MIPE растительного масла в воде, которые были стабилизированы сырым АТФ и следовыми количествами Т-20.Стабильность эмульсии можно легко регулировать скоростью и продолжительностью эмульгирования. Тип растительного масла не оказывает существенного влияния ни на свойства эмульсии, ни на пористую структуру материала. СЭМ-изображения показали, что все материалы, полученные с помощью метода шаблона Пикеринга-MIPE, демонстрируют превосходную взаимосвязанную иерархическую пористую структуру, которая не уступает структуре, полученной с помощью HIPE. Из-за высокопроницаемой пористой структуры и большого количества функциональных групп полученные материалы представляли многообещающий потенциал в качестве отличных адсорбентов для быстрой экстракции Ce (III) и Gd (III) из водного раствора.Кроме того, материалы по-прежнему демонстрировали отличную возможность повторного использования после пяти последовательных процессов адсорбции-десорбции. Эту работу можно рассматривать как новый вклад в усилия по разработке нового пути создания пористых адсорбентов для адсорбции и обогащения РЗЭ.

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Авторские взносы

FW участвовал в экспериментальном процессе и анализе данных, написал статью и нарисовал все рисунки.YZ способствует анализу данных и редактированию статьи. AW внесла свой вклад в экспериментальный дизайн и пересмотр статьи.

Финансирование

Авторы благодарны за финансовую поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (21706267), крупным проектам Национального фонда естественных наук Ганьсу, Китай (18JR4RA001), научно-исследовательскому проекту Университета залива Бейбу, Китай (17KYQD57) , научно-исследовательский проект колледжа департамента образования Гуанси, Китай (18KY0610), и Фонд естественных наук для выдающихся молодых ученых провинции Гуанси (2017GXNSFFA198007).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Али, О., Осман, Х., Сайед, С., и Шалаби, М. (2011). Удаление некоторых редкоземельных элементов из водных растворов путем обхода цементной пыли (BCD). J. Hazard. Матер. 195, 62–67. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2011.08.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альшамери, А., He, H., Xin, C., Zhu, J., Xinghu, W., Zhu, R., et al. (2019). Понимание роли природных глинистых минералов как эффективных адсорбентов и альтернативного источника редкоземельных элементов: рабочие параметры адсорбции. Гидрометаллургия 185, 149–161. DOI: 10.1016 / j.hydromet.2019.02.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Анастопулос И., Бхатнагар А. и Лима Э. К. (2016). Адсорбция редкоземельных металлов: обзор новейшей литературы. J. Mol. Liq. 221, 954–962. DOI: 10.1016 / j.molliq.2016.06.076

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Авуаль, М. Р., Яита, Т., и Шиваку, Х. (2013). Разработайте новый оптический адсорбент для одновременного обнаружения, сорбции и извлечения ультра-следов церия (III). Chem. Англ. J. 228, 327–335. DOI: 10.1016 / j.cej.2013.05.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бабу К. М., Биннеманс К. и Роузен Дж. (2018). Активированный уголь с ЭДТА для адсорбции редкоземельных элементов из водных растворов. Ind. Eng. Chem. Res. 57, 1487–1497. DOI: 10.1021 / acs.iecr.7b04274

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чаттерджи, С., Ли, М. В. и Ву, С. Х. (2009). Влияние пропитки хитозановых шариков цетилтриметиламмонийбромидом на их структуру и адсорбцию конго красного из водных растворов. Chem. Англ. J. 155, 254–259. DOI: 10.1016 / j.cej.2009.07.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Х., Шарма, С.К., Шарма, П. Р., Йе, Х., Джонсон, К., и Сяо, Б. С. (2019). Удаление мышьяка (III) с помощью наноструктурированных диальдегидных целлюлозно-цистеиновых микромасштабных и наноразмерных волокон. САУ Омега . 4, 22008–22020. DOI: 10.1021 / acsomega.9b03078

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, В., Ван, Л., Чжо, М., Лю, Ю., Ван, Ю., и Ли, Ю. (2014). Простое и высокоэффективное удаление следов Gd (III) путем адсорбции суспензий коллоидного оксида графена, запечатанных в диализном мешке. J. Hazard. Матер. 279, 546–553. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2014.06.075

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Колла, Э., до Амарал Собрал, П. Дж., И Менегалли, Ф. К. (2006). Пищевые пленки из муки Amaranthus cruentus: влияние добавления стеариновой кислоты, концентрации пластификатора и скорости перемешивания эмульсии на проницаемость для водяного пара и механические свойства. J. Agr. Food Chem. 54, 6645–6653. DOI: 10.1021 / jf0611217

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Делриш, Э., Ханчи, А., Оутокеш, М., Тайеби, А., и Тахвилдари, К. (2014). Исследование адсорбции ионов самария и гадолиния биополимерными микрокапсулами, содержащими экстракт DEHPA / TOPO. J. Appl. Chem. Res . 220, 448–455. DOI: 10.1016 / j.snb.2015.05.101

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gautier, F., Destribats, M., Perrier-Cornet, R., Dechézelles, J.-F., Giermanska, J., Héroguez, V., et al. (2007). Эмульсии Пикеринга со стимулирующими частицами: от сильно до слабо покрытых границ раздела. Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 6455–6462. DOI: 10.1039 / b710226g

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гаеди, М., Хаджати, С., Махмуди, З., Тьяги, И., Агарвал, С., Мэйти, А., и др. (2015). Моделирование конкурентного ультразвукового удаления красителей-метиленового синего и сафранина-O с использованием наночастиц Fe ₃ O ₄ . Chem. Англ. J , 268, 28–37. DOI: 10.1016 / j.cej.2014.12.090

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гораи, С., Саркар, А., Рауфи, М., Панда, А. Б., Шёнхер, Х., и Пал, С. (2014). Улучшенное удаление красителей метиленового синего и метилового фиолетового из водного раствора с использованием нанокомпозита из гидролизованной ксантановой камеди с привитым полиакриламидом и включенного нанокремнезема. ACS Appl. Матер. Интер. 6, 4766–4777. DOI: 10.1021 / am4055657

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гладыш-Пласка, А., Майдан, М., и Грабьяс, Э. (2014). Адсорбция La, Eu и Lu на сырой и модифицированной красной глине. J. Radioanal. Nucl. Chem. 301, 33–40. DOI: 10.1007 / s10967-014-3111-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гударзи М. М., Шариф Ф. (2011). Самосборка оксида графена на границе раздела жидкость-жидкость: новый путь к созданию композитов на основе графена. Мягкое вещество. 7, 3432–3440. DOI: 10.1039 / c0sm01311k

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гупта В. К., Наяк А., Агарвал С. и Тьяги И. (2014).Потенциал активированного угля из отработанных резиновых покрышек для адсорбции фенолов: влияние условий предварительной обработки. J. Colloid. Интерфейс. Sci , 417, 420–430. DOI: 10.1016 / j.jcis.2013.11.067

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоу Х., Ван Й., Сюй Дж. И Чен Дж. (2013). Экстракция La (III) растворителем с 2-этилгексиловым эфиром 2-этилгексилфосфорной кислоты (EHEHPA) с помощью мембранно-дисперсионного микроэкстрактора. J. Редкая земля. 31, 1114–1118.DOI: 10.1016 / S1002-0721 (12) 60413-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ифтехар, С., Шривастава, В., и Силланпяя, М. (2017). Синтез и применение нанокомпозита интеркалированной целлюлозы СДГ для разделения редкоземельных элементов (РЗЭ). Chem. Англ. J. 309, 130–139. DOI: 10.1016 / j.cej.2016.10.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иджагбеми, К. О., Бэк, М. Х., и Ким, Д. С. (2010). Адсорбционные характеристики необожженного монтмориллонита, подвергнутого обмену натрия и модифицированного кислотой, для удаления Ni ²⁺ : исследования равновесия, кинетики, термодинамики и регенерации. J. Hazard. Матер. 174, 746–755. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2009.09.115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Икем, В. О., Анжелика, М., Хорозов, Т. С., и Александр, Б. (2010a). Высокопроницаемые макропористые полимеры, синтезированные из шаблонов эмульсий Пикеринга со средней и высокой внутренней фазой. Adv. Матер. 22, 3588–3592. DOI: 10.1002 / adma.201000729

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Икем, В.О., Меннер А., Бисмарк А. (2008). Эмульсии с высокой внутренней фазой, стабилизированные исключительно функционализированными частицами кремнезема. Angew. Chem. Int. Эд. 47, 8277–8279. DOI: 10.1002 / anie.200802244

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Икем, В. О., Меннер, А., Бисмарк, А. (2010b). Высокопористые макропористые полимеры, синтезированные из эмульсий со средней и высокой внутренней фазой, стабилизированных частицами диоксида титана. Langmuir 26, 8836–8841. DOI: 10.1021 / la