固废原位矿化二氧化碳的离子析出机制和矿相界面特性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1810128
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Given the urgent and wide demand of carbon emission and solid waste reduction, this project presents an in-situ CO2 mineralization route based on solid waste conversion, to produce low-carbon and high performance building materials. In light of the low conversion efficiency and unclear microscope reaction mechanism in CO2 mineralization, the ion leaching mechanism and mineral interface evolution process of cementitious materials with multiple minerals are the key scientific issues in this project. The specific leaching and carbonation properties of different silicate minerals would be systematically investigated under mild temperature and pore water environment. The carbonation reaction path would be depicted and the interactional of minerals would be studied, as well as thermodynamics of CO2 mineralization. Based on the multi-scale analysis, the structural characteristics and evolution mechanism of mineral interface during the reaction would also be studied through advanced characterization technologies. The microscale properties of carbonation interface would be linked to the physical properties of concrete. The effect of different mineral interfaces (from different minerals, reaction condition and solid wastes) on mechanical and thermal properties would be investigated to get the regulation method of material performance. Based on the systematical investigation on reaction, interface and physical properties of in-situ CO2 mineralization, this project would contribute fundamental knowledge for optimizations of formula (solid waste cementitious material) and mineralization process.
面向二氧化碳、固废大规模减排的国家或区域重大需求,本项目提出基于固废的原位矿化CO2技术,并副产高性能的绿色建材产品。针对矿化过程中转化效率低、微观反应机制不清等问题,本项目将围绕复杂矿相聚合体系在CO2原位矿化过程中的离子析出机制和界面演变两个关键科学问题展开研究:系统考察胶凝材料体系中多种硅酸盐矿物在常温、孔隙水等环境下的独特离子析出机制及碳酸化特性,刻画碳酸化路径并探究不同矿物交互影响机制,建立反应热力学体系。通过微观-宏观多尺度分析,采用先进测试手段对特定矿相界面的结构特性及矿化中演变规律进行细致刻画;将界面微尺度特性投射到宏观物性,系统探索不同矿物种类、反应工况及固废原料矿化形成的矿相界面对力学和热物性的影响规律,获得材料物性定向调控方法。本项目通过矿化反应过程-微观界面-宏观物性的系统研究,有望为后续工艺层面的固废基胶凝材料配方和矿化反应过程优化提供重要理论指导。

结项摘要

面向二氧化碳、固废大规模减排的国家或区域重大需求,本项目提出基于固废的直接矿化CO2技术,并副产高性能的绿色建材产品。针对矿化过程中转化效率低、微观反应机制不清等问题,本项目解决了以下两个关键科学问题:复杂矿相体系在CO2矿化过程中的离子析出机制和界面特性。首先系统研究了胶凝材料体系中硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(β-C2S和γ-C2S)、硅酸一钙(CS)等矿物的独特离子析出机制及碳酸化特性,探究了在不同分散状态下的硅酸钙矿物间的交互影响机制。通过精密量热实验,得到了不同复合胶凝材料的反应热。通过对水泥和不同种类工业固废的矿化反应体系热力学进行分析,建立了固碳率与矿物组分的线性关联模型。此外,通过微观-宏观多尺度分析,对矿化转化特性和矿相界面结构特性进行了细致的刻画。基于对不同矿物种类、反应工况对微观界面特性和宏观物性的影响的探究,发现了固碳率和气体扩散通道与抗压强度的关联关系,获得了有效的建材产品的物性调控方法。通过矿化反应-微观界面-宏观物性的系统研究,本项目为矿化固废工业应用中的配方和工艺优化提供了新思路和新方法,并为2020年在河南焦作进行的国内首个万吨级CO2矿化养护制建材工业示范提供了重要的理论指导。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
二氧化碳矿化养护混凝土技术及新型材料研究进展
  • DOI:
    10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0224
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄浩;王涛;方梦祥
  • 通讯作者:
    方梦祥
Promotional effect of oxygen storage capacity on oxy-dehydrogenation of ethylbenzene with CO2 over κ-Ce2Zr2O8(111)
储氧能力对γ-Ce2Zr2O8(111)上CO2乙苯氧化脱氢的促进作用
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.04.244
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Hong-Xia Fan;Jie Feng;Wenying Li
  • 通讯作者:
    Wenying Li
Particle carbonation kinetics models and activation methods under mild environment: The case of calcium silicate
温和环境下颗粒碳化动力学模型及活化方法:以硅酸钙为例
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.130157
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Tao Wang;Zhenwei Yi;Ruonan Guo;Hao Huang;Susana Garcia;M. Mercedes Maroto-Valer
  • 通讯作者:
    M. Mercedes Maroto-Valer
Enhanced Carbonation Curing of Cement Pastes with Dolomite Additive
白云石添加剂增强水泥浆体碳化养护
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Greenhouse Gases: Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ruonan Guo;Lei Wang;Hao Huang;Tao Wang;Zhenwei Yi
  • 通讯作者:
    Zhenwei Yi
二氧化碳养护混凝土活性组分固碳率评价方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭若楠;易臻伟;王涛;宋佳奕;方梦祥
  • 通讯作者:
    方梦祥

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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2022
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    10.1016/j.ijhydene.2020.02.212
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    王升高;王涛;王旭杰;邓泉荣;杨静静;毛样武;王戈明
  • 通讯作者:
    王戈明

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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