離子交換樹脂
1.1離子交換樹脂的密度
樹脂的耐久性中，以耐磨與耐熱為最重要。樹脂的使用與再生循環(huán)的耐用次數(shù)是離子交換樹脂應(yīng)用經(jīng)濟(jì)價(jià)值中一個(gè)主要因素，但這因素是決定于樹脂的物理及化學(xué)磨耗與損耗的程度的。而耐熱這個(gè)因素決定了樹脂的性質(zhì)，如果它的耐熱性較好，則它使用的時(shí)間也會(huì)相對(duì)較長。
1.2離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)
通常使用離子交換樹脂是苯乙烯型強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性樹脂，是一類以苯乙烯為單體，二乙烯苯為交聯(lián)劑，經(jīng)磺化或胺化的高分子聚合物，是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，苯乙烯型強(qiáng)酸和強(qiáng)堿性離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)如下圖所示。為了提高交換表面積，離子交換樹脂一般制成粉粒狀，樹脂顆粒的粒徑通常在0.3～1.2mm之間。
水泥固化機(jī)理介紹
2.1水泥的凝結(jié)硬化
在水泥漿體中，未水化的水泥顆粒分散在水中，水泥顆粒的水化在其表面開始，其表面的水泥熟料先溶解于水然后與水反應(yīng)或直接與水反應(yīng)，形成相應(yīng)的水化物，由于水化物的溶解度很小，水泥顆粒周圍的溶液很快成為水化物的過飽和溶液，先后析出水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣、氫氧化鈣、和水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，包覆在水泥顆粒表面。在水化初期，水化物不多，包有水化物膜層的水泥顆粒之間還是分離著的，水泥漿具有可塑性，隨著時(shí)間的推移，新生水化物的增多，水化物膜層增厚，顆粒間的空隙逐漸縮小，而包有凝膠體的顆粒則逐漸接近，以至相互接觸，在接觸點(diǎn)借助于范德華力凝結(jié)成多孔的空間網(wǎng)絡(luò)，形成凝聚結(jié)構(gòu)，此時(shí)水泥初凝，失去可塑性，但不具有強(qiáng)度。隨著水化物的不斷
增多，顆粒間的接觸點(diǎn)數(shù)目增多，結(jié)晶體和凝膠體相互貫穿凝聚的結(jié)晶網(wǎng)狀體結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，固體顆粒之間的空隙不斷減小，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。
水泥漿體完全失去可塑性，達(dá)到一定強(qiáng)度，水泥表現(xiàn)為終凝，并進(jìn)入硬化階段。隨后水化速度逐漸減慢，水化物隨著時(shí)間的增加而逐漸增加，擴(kuò)展到毛細(xì)孔中，使結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度相應(yīng)提高。
2.2水泥強(qiáng)度和穩(wěn)定性
水化硅酸鈣（C-S-H）是決定水泥強(qiáng)度的主要因素；C-S-H是水泥熟料硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化產(chǎn)物，其組成不固定，統(tǒng)稱為C-S-H凝膠，C-S-H凝膠尺寸很小（10-4～10-1μm），由于C-S-H具有巨大的比表面積和剛性凝膠的特性，凝膠離子間存在范德華力和化學(xué)組合鍵，因此具有較高的強(qiáng)度，在充分水化的水泥石中，C-S-H凝膠約占70%，為水泥的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作出最大的貢獻(xiàn)。
Ca(OH)2晶體是隨著硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化而產(chǎn)生并呈六方體晶體析出來，其數(shù)量較C-S-H凝膠少，約占水泥石質(zhì)量的20%，通常只起填充作用，但因Ca(OH)2具有層狀結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合較弱，在受力較大時(shí)影響固化體強(qiáng)度，是裂縫的策源地。Ca(OH)2過多是降低水泥固化體強(qiáng)度的重要因素。
Zeolite是具有架狀結(jié)構(gòu)含水鋁硅酸鹽礦物,含有堿及堿土金屬離子。在建筑材料中最常用的有斜發(fā)沸石和絲光沸石。摻天然沸石粉的水泥（或稱沸石水泥）具有許多特殊的性能:提高抗?jié)B性、預(yù)防堿—骨料反應(yīng)膨脹、抗凍性好等。天然沸石在中國貯量大，分布面廣。靠近沸石礦床的水泥廠都用沸石為水泥摻合料。
沸石粉是天然的沸石巖磨細(xì)而成。沸石巖是一種經(jīng)天然煅燒后的火山灰質(zhì)鋁硅酸鹽礦物。含有一定量的活性二氧化硅和三氧化鋁，能與水泥水化析出的Ca(OH)2作用，生成膠凝物質(zhì)。添加沸石粉的目的源于沸石粉的以下特性：
1）由于沸石粉對(duì)有害金屬離子有極強(qiáng)的吸附作用，在水泥固化體中加入沸石粉可增加一道安全屏障，以阻止廢樹脂中有害離子的析出，降低浸出率。
2）加入沸石粉可改善水泥固化體的微細(xì)結(jié)構(gòu)，提高其強(qiáng)度，沸石中的活性SiO2與水泥的反應(yīng)機(jī)理與硅粉相似。
3）加入沸石粉可改善水泥漿的和易性，增加了水泥固化的可操作性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
水泥中添加沸石粉的抗壓強(qiáng)度均值分析見下圖：沸石粉的抗壓強(qiáng)度趨勢圖由上圖可知，沸石粉在固化體中含量為3%時(shí)，固化體的抗壓強(qiáng)度最高為15.94MPa，隨著沸石粉在固化體中的含量增大，固化體的抗壓強(qiáng)度逐步降低，最低為9%時(shí)的12.53Mpa；同時(shí)由上圖可以看出：沸石粉的含量和固化體的抗壓強(qiáng)度是成反比的，即沸石粉含量越多，固化體強(qiáng)度越低，故在沸石粉的三種水平含量中，應(yīng)選3%作為最佳配方的組成部分之一。
結(jié)論與建議
沸石粉的主要作用在于能較大程度的提高固化體的抗?jié)B能力指標(biāo)，提高固化體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和密實(shí)性。另外，沸石粉對(duì)水泥固化體的抗壓強(qiáng)度也有很大的影響，在抗壓實(shí)驗(yàn)正交分析表中，沸石粉抗壓均值最高，是一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。本次實(shí)驗(yàn)的最佳配方選取3%的沸石粉含量。
