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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張淑雯
研究生(外文):Shu-wen Chang
論文名稱:奈米材料添加於下水污泥瓷磚性質之影響
論文名稱(外文):The Effect of Tiles Manufactured by Clay and Incinerated Sewage Sludge Ash with The Additives of Nano-materials
指導教授:林登峰林登峰引用關係
指導教授(外文):Deng-Fong Lin
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:土木與生態工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:下水污泥奈米材料瓷磚
外文關鍵詞:sewage sludge ashnano-materialstiles
相關次數:
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本研究為探討奈米材料的不同添加量與不同窯溫對磚體的物化性質與微結構的影響。利用下水污泥灰、黏土與奈米材料進行混合比較,設計配比為:污泥灰/黏土的重量比0、0.2、0.3、0.4、0.5。奈米材料的添加量為污泥灰與黏土混合料總重的1﹪、2﹪與3﹪。窯燒溫度為1000℃、1050℃、1100℃、1150℃與1200℃。由實驗結果發現,在尺寸收縮試驗方面,添加奈米材料在窯燒溫度1000℃至1100℃此區間,會增加磚體的收縮率,而在1150℃至1200℃之間,則讓磚體產生膨脹現象。在抗折強度試驗方面,奈米材料在1100℃以下時,確實能增加抗折強度,增加的幅度在10kgf/cm2以上,而在1150℃以上時,由於熔融促發過度導致磚體發泡且空洞化,抗折強度呈現下降趨勢。在吸水試驗方面,在1000℃至1100℃之間,奈米材料的添加有降低磚體吸水率的功效,最多可以降低4.5﹪,而在1150℃至1200℃之間,則受磚體發泡的影響,使吸水率有些微的上升。在燒失試驗方面主要是受到窯燒溫度與污泥灰取代量的影響所致,隨污泥灰取代量增加而燒失率降低,最多可以降低2﹪,磚體的燒失率隨窯燒溫度的升高而增加,最多可以增加0.6﹪。在磨耗試驗方面,隨著窯燒溫度的升高與奈米材料的添加,磚體的磨耗量會隨之降低。由SEM與X-ray對微觀結構與成分進行分析,可以得知添加奈米材料確實有促進磚體顆粒間的共融與結晶成型。
The main purpose of this thesis is to discuss the impacts of the amounts of nano-materials and the kiln temperatures on materialization nature and microstructure of the tiles. The designed matching are: the ratios by weight of sewage sludge ash and clay are: 0, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5; the amounts of nano-materials are: 1%, 2% and 3% of the gross weight of the mixture of sewage sludge ash and clay and the kiln temperatures are 1000℃, 1050℃, 1100℃, 1150℃ and 1200℃. The result of the experiment shows: in Fining shrinkage in length test, when the kiln temperature is between 1000 ℃and 1100 ℃, the adding of nano-materials will increase the shrink rate of the tiles. On the contrary, when the kiln temperature is between 1150 ℃ and 1200 ℃, the adding of nano-materials will lead to the phenomenon of expanding. In Bending strength test, when the kiln temperature is below 1100 ℃, the adding of nano-materials will indeed increase Bending strength by more than 10kgf/cm2; when the kiln temperature is above 1150 ℃, the excessive melting of the materials inspires and causes foam and cavity in tiles, so the Bending strength lowers. In Water absorption test, when the kiln temperature is between 1000 ℃ and 1100 ℃, the adding of nano-materials will reduce the water-absorbing rate of tiles up to 4.5%, however, when the kiln temperature is between 1150 ℃ and 1200 ℃, due to the foaming of the tiles, the water-absorbing rate rises slightly. The result of Weight loss on ignition test are mainly affected by the kiln temperature and the amount of sewage sludge ash, As the amount of sewage sludge ash increases, the burning-losing rate goes down (2% at most); while the kiln temperature rises, the burning-losing rate rises (0.6% at most). In Abrasion resistance test, as the kiln temperature rises and the amount of nano-materials increases, the Abrasion resistance amount of the tiles goes down. Analyzing the microstructure and composition of the tiles by SEM and X-ray, we can learn that nano-materials indeed promote the melting and the crystallization shaping of tile particles effectively.
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
誌謝Ⅲ
目錄Ⅳ
圖目錄Ⅵ
表目錄Ⅹ
第一章、緒論1
1-1 研究背景1
1-2 研究目的與動機2
第二章、文獻回顧3
2-1 家庭廢水污泥3
2-1-1 污泥再利用之研究3
2-2 奈米材料9
2-2-1 奈米材料與科技的相關運用9
第三章、實驗方法11
3-1 研究流程11
3-2 實驗流程與設備11
3-2-1 實驗流程11
3-2-2 實驗設備15
第四章、奈米材料添加量對磚體性質之影響26
4-1 尺寸收縮試驗分析26
4-2 燒失試驗分析29
4-3 吸水試驗分析33
4-4 抗折強度試驗分析37
4-5 磨耗試驗分析40
4-6 SEM分析44
4-7 X-ray分析17
第五章、窯燒溫度對磚體性質的影響49
5-1 尺寸收縮試驗分析49
5-2 燒失試驗分析52
5-3 吸水試驗分析55
5-4 抗折強度試驗分析58
5-5 磨耗試驗分析60
5-6 SEM分析63
5-7 X-ray分析 64
第六章、結論與建議 66
6-1 結論66
6-1-1 奈米材料添加量對磚體性質之影響66
6-1-2 窯燒溫度對磚體性質的影響67
6-2 建議69
參考文獻70
圖目錄
圖3-1 研究架構流程圖9
圖3-2 黏土與污泥灰之粒徑分布圖11
圖3-3 污泥灰粒徑分布圖12
圖3-4 黏土粒徑分布圖12
圖3-5 污泥灰之半定量分析圖13
圖3-6 黏土之半定量分析圖13
圖3-7 污泥灰熱差分析結果14
圖3-8 污泥灰微觀照片15
圖3-9 窯溫1200℃時磚體黏附硼板現象18
圖3-10 實驗流程圖20
圖3-11 BET比表面積分析儀21
圖3-12 雷射式粒度分析儀22
圖3-13 落砂試驗儀24
圖3-14 抗折試驗儀24
圖4-1 窯溫1000℃不同奈米材料之污泥瓷磚之尺寸收縮試驗結果27
圖4-2 窯溫1050℃不同奈米材料之污泥瓷磚之尺寸收縮試驗結果27
圖4-3 窯溫1100℃不同奈米材料之污泥瓷磚之尺寸收縮試驗結果28
圖4-4 窯溫1150℃不同奈米材料之污泥瓷磚之尺寸收縮試驗結果28
圖4-5 窯溫1200℃不同奈米材料之污泥瓷磚之尺寸收縮試驗結果29
圖4-6 窯溫1000℃不同奈米材料之污泥瓷磚之燒失試驗結果30
圖4-7 窯溫1050℃不同奈米材料之污泥瓷磚之燒失試驗結果31
圖4-8 窯溫1100℃不同奈米材料之污泥瓷磚之燒失試驗結果31
圖4-9 窯溫1150℃不同奈米材料之污泥瓷磚之燒失試驗結果32
圖4-10 窯溫1200℃不同奈米材料之污泥瓷磚之燒失試驗結果32
圖4-11 窯溫1000℃不同奈米材料之污泥瓷磚之吸水試驗結果34
圖4-12 窯溫1050℃不同奈米材料之污泥瓷磚之吸水試驗結果34
圖4-13 窯溫1100℃不同奈米材料之污泥瓷磚之吸水試驗結果35
圖4-14 窯溫1150℃不同奈米材料之污泥瓷磚之吸水試驗結果35
圖4-15 窯溫1200℃不同奈米材料之污泥瓷磚之吸水試驗結果36
圖4-16 窯溫1200℃之添加0﹪與2﹪奈米材料之瓷磚斷面照片36
圖4-17 窯溫1000℃不同奈米材料之污泥瓷磚之抗折強度試驗結果38
圖4-18 窯溫1050℃不同奈米材料之污泥瓷磚之抗折強度試驗結果38
圖4-19 窯溫1100℃不同奈米材料之污泥瓷磚之抗折強度試驗結果39
圖4-20 窯溫1150℃不同奈米材料之污泥瓷磚之抗折強度試驗結果39
圖4-21 窯溫1200℃不同奈米材料之污泥瓷磚之抗折強度試驗結果40
圖4-22 窯溫11000℃不同奈米材料之污泥瓷磚之磨耗試驗結果41
圖4-23 窯溫1050℃不同奈米材料之污泥瓷磚之磨耗試驗結果42
圖4-24 窯溫1100℃不同奈米材料之污泥瓷磚之磨耗試驗結果42
圖4-25 窯溫1150℃不同奈米材料之污泥瓷磚之磨耗試驗結果43
圖4-26 窯溫1200℃不同奈米材料之污泥瓷磚之磨耗試驗結果43
圖4-27 窯溫1000℃添加0﹪與2﹪奈米材料之污泥瓷磚之SEM照片45
圖4-28 窯溫1100℃添加0﹪與2﹪奈米材料之污泥瓷磚之SEM照片46
圖4-29 窯溫1200℃添加0﹪奈米材料之污泥瓷磚之SEM照片47
圖4-30 窯溫1000℃添加0﹪與2﹪奈米材料之污泥瓷磚x-ray結果48
圖4-31 窯溫1100℃添加0﹪與2﹪奈米材料之污泥瓷磚x-ray結果48
圖5-1 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚於不同窯溫之尺寸收縮試驗結果50
圖5-2 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚於不同窯溫之尺寸收縮試驗結果50
圖5-3 添加2﹪奈米材料污泥瓷磚於不同窯溫之尺寸收縮試驗結果51
圖5-4 添加3﹪奈米材料污泥瓷磚於不同窯溫之尺寸收縮試驗結果51
圖5-5 不同窯溫之瓷磚照片52
圖5-6 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之燒失試驗結果53
圖5-7 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之燒失試驗結果54
圖5-8 添加2﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之燒失試驗結果54
圖5-9 添加3﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之燒失試驗結果55
圖5-10 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之吸水試驗結果56
圖5-11 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之吸水試驗結果56
圖5-12 添加2﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之吸水試驗結果57
圖5-13 添加3﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之吸水試驗結果57
圖5-14 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之抗折強度試驗結果58
圖5-15 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之抗折強度試驗結果59
圖5-16 添加2﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之抗折強度試驗結果59
圖5-17 添加3﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之抗折強度試驗結果60
圖5-18 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之磨耗試驗結果61
圖5-19 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之磨耗試驗結果61
圖5-20 添加0﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之磨耗試驗結果62
圖5-21 添加1﹪奈米材料污泥瓷磚之不同窯溫之磨耗試驗結果62
圖5-22 添加0﹪奈米材料黏土瓷磚與污泥瓷磚在不同窯溫之SEM照片63
圖5-23 添加0﹪與2﹪奈米材料瓷磚在不同窯溫之x-ray結果64
圖5-24 添加0﹪與2﹪奈米材料污泥瓷磚在不同窯溫之x-ray結果65
表目錄
表2-1 六個已開發國家之下水污泥處置方式3
表2-2 歐盟十二舊會員國之下水污泥處置方式4
表3-1 污泥灰與粘土之比重與比表面積結果10
表3-2 污泥灰與粘土之半定量分析結果13
表3-3 污泥灰之TCLP檢測值15
表3-4 奈米材料之基本性質分析結果16
表3-5 添加0%奈米材料各配比之阿太堡試驗結果17
表3-6 添加1%奈米材料各配比之阿太堡試驗結果17
表3-7 添加2%奈米材料各配比之阿太堡試驗結果17
表3-8 添加3%奈米材料各配比之阿太堡試驗結果17
中文部份
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英文部份
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