含稀土ZnO-B2O3-SiO2玻璃侵蝕行為及風化產(chǎn)物的研究.pdf

1、本文采用電爐熔融、出爐成型、退火的傳統(tǒng)方法，制備了氧化釔和氧化釓添加的硼硅酸鹽玻璃，借助SEM、EDS、ICP-AES、XRD、LSCM和 pH計等分析手段，探究了稀土摻雜對該玻璃耐蝕和風化性能的影響，以及研究了腐蝕和風化后的產(chǎn)物，結(jié)果表明：
　　硼硅酸鹽玻璃在所研究的人工海水、去離子水、堿溶液浸蝕介質(zhì)中的化學穩(wěn)定性依次變?nèi)?。水浸泡玻璃后的溶液pH值增大，從腐蝕機理可以推測水腐蝕玻璃的產(chǎn)物為高度分散的SiO2—H2O系統(tǒng)，長時間浸

2、泡的產(chǎn)物與短時間浸泡的產(chǎn)物中都含有(Zn,Al)3(Si,Al)2O5(OH)4，除此之外，長時間浸泡的產(chǎn)物中還出現(xiàn)了H2Si14O29·xH2O和Zn(OH)2，無論長時間腐蝕產(chǎn)物還是短時間腐蝕產(chǎn)物中，都不含有鈉元素和硼元素；從堿腐蝕玻璃表面來看，混合摻雜稀土氧化物能夠減少聯(lián)通狀的腐蝕， ZB試樣堿浸泡后溶液中懸浮物為Na6[AlSiO4]6·4H2O，而混合添加的試樣的為非晶態(tài)；海水浸泡玻璃后pH值降低，玻璃在海水中的作用機理和水中

3、的作用機理有著較大的不同，玻璃單獨摻雜Y2O3要比單獨摻雜Gd2O3的耐海水性能的效果好，它們理想的單獨摻雜量分別為1 mo l％和0.25 mo l%，混合摻雜的試樣的耐海水性能均得到提高，其中最佳添加量為0.5 mo l%氧化釔+0.5 mo l%氧化釓，該添加方式對抑制S i起到了顯著作用。基礎試樣腐蝕表面有Mg4Al2(OH)12(CO3)·3H2O晶體。
　　85℃、95%RH、35d的人工模擬風化后，單獨摻雜稀土的試樣

4、中，1 mo l%氧化釔和0.25 mol%氧化釓表面的腐蝕最輕，混合摻雜0.5mol% Y2O3+0.5mol% Gd2O3玻璃的抗風化性能最好，對鈉離子和鋅離子的浸出起了較強的抑制作用，此結(jié)論與湖北宜昌地區(qū)的自然風化結(jié)果一致。湖北宜昌地域的風化比山東濟寧的嚴重。人工風化產(chǎn)物推測為Na2CO3、NaHCO3或者鋁酸鈉、偏鋁酸鈉。在湖北宜昌樣品的表面形成了CaSO4·2H2O晶體，山東濟寧風化后，白色產(chǎn)物為無定型產(chǎn)物。
　　總體來