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高温 CO2 再生混凝土细粉碳化转化率评价:反应动力学和参数优化的统计方法
Journal of Environmental Chemical Engineering ( IF 7.4 ) Pub Date : 2023-03-27 , DOI: 10.1016/j.jece.2023.109796
Hamideh Mehdizadeh , Yuqing Wu , Kim Hung Mo , Tung-Chai Ling
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再生混凝土细粉 (RCF) 的加速碳化是一种环保技术,被认为是实现 CO2 固定和提高 RCF 胶凝活性的有效方法。然而,在标准 (20 °C) 环境下缓慢的气固反应是影响碳化性能的问题。另一方面,碱性固体的表层水作为高温碳化的离子转移介质起着至关重要的作用。因此,这项工作研究了操作参数,即温度 (60-180 °C)、含水量 (W/S 比;0.1-0.5 ml/g) 和碳酸化持续时间 (5-50 分钟) 对 RCF 反应的影响。然后,提出了多个动力学模型,即收缩芯模型和地表水覆盖率模型,以阐明 RCF 在高温环境下的碳化动力学。在 100 °C 时,CO2 的最大扩散率和 RCF 的碳化速率分别为 1.33 × 10-6 cm2/min 和 0.052 min-1,而碳酸颗粒被多面体方解石晶体包围。动力学研究表明,由于水蒸发更快,并且在界面颗粒中形成双电层,水膜中钙离子的活性随着温度的升高而降低。此外,高 W/S 比的非蒸发表层水限制了 CO2 的渗透和反应速率。最后,采用响应面方法对 RCF 的最大转化率进行统计预测。因此,对于以 0.3 ml/g 的 W/S 比润湿并在 100 °C 下碳酸盐化 40 min 的颗粒,RCF 的最高碳化转化率为 56.69%。

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