CN115319883B - 一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 - Google Patents
一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115319883B CN115319883B CN202211049610.1A CN202211049610A CN115319883B CN 115319883 B CN115319883 B CN 115319883B CN 202211049610 A CN202211049610 A CN 202211049610A CN 115319883 B CN115319883 B CN 115319883B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- geopolymer
- powder
- curved surface
- solution
- period minimum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 228
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 281
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 177
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 115
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 77
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 62
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 138
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 31
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 20
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 18
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 18
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 17
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 16
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 16
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000007780 powder milling Methods 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 10
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 43
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 27
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 26
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 13
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 13
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 13
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 13
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 13
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 13
- 241000254032 Acrididae Species 0.000 description 12
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- CQBLUJRVOKGWCF-UHFFFAOYSA-N [O].[AlH3] Chemical compound [O].[AlH3] CQBLUJRVOKGWCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 2
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 2
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007620 mathematical function Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/22—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Abstract
本发明属于地质聚合物技术领域，涉及一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：S1、将硅砂、偏硅酸钠粉末和铝硅酸盐粉末球磨混合，真空干燥后，得到粉末原料；S2、将水和表面活性剂搅拌均匀，得到喷射溶液；S3、建立三周期极小曲面模型，选用三周期极小曲面为skeletal曲面；S4、3DP打印地质聚合物初胚；S5、地质聚合物初胚后处理，得到三周期极小曲面结构地质聚合物。喷射液为pH中性，不会腐蚀打印头，提高了打印头的寿命；材料中不含PVA等喷射溶液，PVA为3类致癌物质，如用于污水处理可能导致二次污染；建立了三周期极小曲面模型，使生成的地质聚合物具有宏观的孔结构，更利于吸附。
Description
技术领域
本发明属于地质聚合物技术领域，具体涉及一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法。
背景技术
目前去除废水中的重金属离子的方法主要包括化学沉淀、离子交换、混凝-絮凝、膜分离、电化学处理以及吸附等方法，其中化学沉淀、离子交换、混凝-絮凝、膜分离、电化学处理方法有可能带来二次污染、成本高昂以及过程复杂等问题，吸附方法常用的活性炭则存在成本高的问题，所以需要一种低成本的吸附材料以替代当前使用的活性炭等材料。
地质聚合物材料由法国教授Joseph Davidovits于1978年提出，是一种由硅氧四面体和铝氧四面体构成的三维网络聚合凝胶体，其将该材料命名为Geopolymer。地质聚合物原料为富含硅铝成分的天然矿物、工业废渣和尾矿，其来源丰富，如偏高岭土、粉煤灰、矿渣等，是一种低成本的材料。地质聚合物在常温常压下，通过碱性激发剂和含活性硅铝成分的矿物、固体废弃物或他们的混合物反应，经过短时间的养护得到。地质聚合物的制备所需能耗低，只有普通硅酸盐水泥的60％左右。同时，地质聚合物还具有耐火耐高温、耐化学腐蚀性、低导热性，高比表面积、高离子电导性和优良的力学性能。由于地质聚合物具有的上述优良性能，其用途广泛，可用于防火隔热材料、建筑材料、固核材料以及重金属离子吸附材料等等。
正是以上优点，目前有很多关于地质聚合物吸附材料的研究。但目前制作地质聚合物多孔材料的方法大多使用发泡剂与模具的组合，所制备的多孔地质聚合物由于孔隙分布不受控制，导致该吸附剂力学性能较差，在水流的冲击下容易破坏。
申请号为202010706583.5的专利文献公开了一种用于复杂岩体物理模型的3D打印地质聚合物及其使用方法，其公开了使用3DP工艺制备地质聚合物作为地质模型的先例，但其使用了PVA作为粉末材料，PVA材料为3级致癌物质，当其用于污水处理时可能会造成二次污染；同时，其使用了碱性溶液作为粘结剂以一步成型，但是使用碱性溶液会导致喷墨打印头被腐蚀，减少打印头的寿命。
因此，有必要研发一种具有良好力学性能并且吸附效率高的地质聚合物的低成本3DP制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法，解决了现有技术存在的易造成二次污染及对打印头造成腐蚀的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、打印粉末原料的制备：
将硅砂、偏硅酸钠粉末和铝硅酸盐粉末球磨混合，真空干燥后，得到粉末原料，备用；
S2、配置喷射溶液：
将水和表面活性剂搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、建立三周期极小曲面模型：
选用三周期极小曲面为skeletal曲面，设计参数生成三周期极小曲面模型；
S4、3DP打印地质聚合物初胚：
将喷射溶液加入3D打印机中，设定成型箱温度恒定，将粉末原料加入供粉箱中，随后根据输入的三周期极小曲面结构模型进行按需喷射，并逐层打印，得到地质聚合物初胚；
S5、地质聚合物初胚后处理：
清除地质聚合物初胚表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中养护，使地质聚合物初胚反应完全，得到三周期极小曲面结构地质聚合物。
进一步，S1中，偏硅酸钠粉末的制备为：将偏硅酸钠粉末与球磨珠按照质量比为1：3混合，球磨、过筛，得到偏硅酸钠粉末。
进一步，S1中，铝硅酸盐粉末的制备为：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛，并混合均匀，得到铝硅酸盐粉末；
铝硅酸盐粉末以质量百分比计，包括以下组分：Al2O3：25％～50％，SiO2：35％～40％，MgO：1％～20％，CaO：1％～20％，余量为杂质。
进一步，步骤S1中，硅砂和硅铝酸盐粉末的质量之比为(0.5～2)：1；偏硅酸钠粉末占总粉末原料的质量百分数为5％～15％。
进一步，步骤S2中，表面活性剂采用乙醇，水与乙醇的质量之比(0.5～2)：1。
进一步，步骤S3中，生成三周期极小曲面所用isosurface中isovalue值为-0.77～-0.95。
进一步，步骤S3中，生成三周期极小曲面的偏移厚度值为2-6mm。
进一步，步骤S4中，成型箱设定温度为30～40℃；
打印层厚为200μm-400μm，铺粉辊子自转速度为60～600rpm，喷射溶液喷射饱和度为100％～200％；
初胚静置时间为6～12h。
进一步，后处理溶液为硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液；
后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25～3.35；
后处理溶液中氢氧化钠浓度为为6～10mol/L；
后处理溶液中Na2SiO3和NaOH质量之比为(1～5)：1；
后处理养护温度为60℃。
本发明还公开了所述制备方法制备得到的三周期极小曲面结构地质聚合物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，将硅砂、偏硅酸钠粉末和铝硅酸盐粉末混合，作为粉末原料，采用表面活性剂作为3D打印的喷射液，当粉末中的偏硅酸钠粉末遇到水后形成碱性环境，其释放出偏硅酸钠本身的黏性性能，所用材料中不含PVA等喷射溶液，PVA为3类致癌物质，如用于污水处理可能导致二次污染；表面活性剂的作用是降低水的表面张力，保证喷射液的顺利喷射。
现有发明使用添加有氢氧化钠等强碱的碱性溶液作为喷射溶液，而喷墨打印头在碱性环境下易被腐蚀，从而导致打印头寿命缩短。本发明所用喷射液仅由水和表面活性剂组成，即喷射液为pH中性，不会腐蚀打印头，提高了打印头的寿命。
本发明建立了三周期极小曲面模型，使生成的地质聚合物具有宏观的孔结构，更利于吸附。且选用三周期极小曲面为skeletal曲面，使用该曲面结构的原因为：对比其他三周期极小曲面结构，Skeletal曲面结构在同深度水中受水压作用产生的变形最小，力学性能最好，且Skeletal曲面结构相比其他三周期极小曲面结构如Schwarz P曲面，Skeletal曲面存在更多的交错的连通孔，这有利于其中流体形成湍流，从而加强传质过程，考虑到孔隙大小对渗透率和打印件力学性能的影响，isovalue值应在-0.77～-0.95之间，这样Skeletal曲面有更多的连通孔，同时便宜厚度应在2mm～6mm之间，当厚度过小时，打印机力学性能较差，且难以从粉末床中取出，当厚度过大时，孔隙率减小，从而降低了其比表面积，影响吸附性能；本发明所用的三周期极小曲面结构有利于加厚后处理溶液的渗透厚度，同时提高了多孔地质聚合物的比强度、比表面积。
进一步，所用地质聚合物材料来源广泛，如偏高岭土和粉煤灰、矿渣等固体废弃物，所制备重金属吸附体成本低廉，同时吸附效率高；铝硅酸盐粉末的成分配比主要影响到打印件的强度，如矿渣占比多，因为其含CaO量较多，会形成水化硅酸钙，可以提升打印件的前期强度；而粉煤灰由于其颗粒球形度好，颗粒微孔和介孔较多，有利于吸附。
进一步，不同比例的表面活性剂会影响到打印件的尺寸精度以及力学性能，表面活性剂主要是降低水的表面张力，表面活性剂含量越高，越有利于喷射液液滴的铺展，而不利于液滴的渗透，即打印件XY方向上尺寸大于模型尺寸，Z方向上尺寸小于模型尺寸。
进一步，后处理溶液采用硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液，随着Na2SiO3/NaOH的比例增加，打印件中无定形态物质的含量也会增加，这意味着地质聚合反应程度的提升；而NaOH的含量增加同样是因为碱浓度的提升可以加快地质聚合反应的速率，从而提高了抗压强度；至于选用模数3.22的Na2SiO3溶液的原因是模数意味着硅酸钠溶液中SiO2/Na2O的摩尔比，硅酸钠模数会影响到地质聚合物三维网状结构中硅氧四面体和铝氧四面体的比值。养护温度会影响到抗压强度，范围可以从室温到100℃甚至更高，但是地质聚合物属于环保材料，温度过高不利于环保，故选用60℃。
附图说明
图1为本发明三周期极小曲面结构地质聚合物的制备过程示意图；
图2为本发明实施例1中Skeletal曲面生成的三周期极小曲面模型图；
图3为本发明实施例2中Skeletal曲面生成的三周期极小曲面模型图；
图4为本发明实施例3中Skeletal曲面生成的三周期极小曲面模型图；
图5为本发明实施例4中Skeletal曲面生成的三周期极小曲面模型图；
图6为本发明实施例5中Skeletal曲面生成的三周期极小曲面模型图；
图7为Schwarz p曲面内流体流线；
图8为Skeletal曲面内流体流线；
图9为使用ansys软件仿真Giroid曲面在静水压力中结构变形情况；
图10为使用ansys软件仿真Schwarz P曲面在静水压力中结构变形情况；
图11为使用ansys软件仿真Skeletal曲面在静水压力中结构变形情况。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。
本发明附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而仅仅是表示本发明选定的一种实施例。基于本发明的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
三周期极小曲面结构是一种平均曲率为零的周期性曲面，因此，与其他多孔结构相比，三周期极小曲面结构有两个显著的优点：整个结构可以通过数学函数表达。孔隙率或比表面积等性能可以通过调节生成曲面的参数直接控制；三周期极小曲面结构表面光滑，没有像晶格结构结构那样尖锐的边缘或节点，从而减少了应力集中现象；同时三周期极小曲面结构的孔是高度互联的，这有利于其传质方面的应用。
目前用于制备三周期极小曲面的方法有SLS(激光选取烧结)、SLA(光固化)、FDM(熔融沉积)、DIW(墨水直写)和3DP(粉末粘结)等方法。而用于制备地质聚合物的方法主要是DIW和3DP，但是DIW工艺复杂，需要先将地质聚合物配置成浆料状态，同时还需加入缓凝剂以防止其在打印过程中堵塞；而3DP方法简单且无需添加缓凝剂，只需将粉煤灰等硅铝酸盐和偏硅酸钠混合再喷射溶液便可成型。同时，3DP打印工艺因为是将粉末颗粒粘结成型，其固有属性就是成型零件的致密度低，即孔隙率较高，这也有利于提升其吸附性能。
当前用于制备多孔地质聚合物的方法如直接发泡法和牺牲模板法等方法制备的孔隙大多为非连通孔，同时孔隙的分布具有随机性。而使用三周期极小曲面结构的固有属性就是其平均曲率为零，这种结构不仅允许其中的流体能顺利的通过，其相互连通的结构还能使其中流体形成湍流，以加强传质过程，同时三周期极小曲面结构平滑的曲面的特点也减少了应力集中，增强了其机械强度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备：
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过120目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐粉末按照质量比为0.5：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末，于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为0.5：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.77，得到如图2所示的模型。通过改变isovalue，选择同样的三周期极小曲面如skeletal曲面会有哪些形状上的改变，比如改变孔的大小等可能对吸附有影响的参数。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为200μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为60rpm，喷射溶液喷射饱和度为100％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理：
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5：1。
对本实施例制备得到的地质聚合物使用多功能力学试验机进行抗压性能测试，如表1所示，测得抗压强度为6.5Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为140.87(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例2
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85，得到如图3所示的仿真模型。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理：
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5：1。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为8.2Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为152.13(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例3
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过120目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末，于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为2：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.95，得到如图4所示的仿真模型。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为8.5Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为145.91(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例4
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过120目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为2：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数15％的磨细后的偏硅酸钠粉末，于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为2mm，isovalue值为-0.85，得到如图5所示的仿真模型。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为35℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为60rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为4.7Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为160.27(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例5
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为0.5：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数15％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为6mm，isovalue值为-0.85，得到如图6所示的仿真模型。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为40℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为200μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为200％，得到的打印初胚在成型箱中静置6h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为9.3Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为120.72(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例6
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过100目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：25wt.％，SiO2：35wt.％，MgO：15wt.％，CaO：20wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.77。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为40℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为60rpm，喷射溶液喷射饱和度为200％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理：
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为8.7Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为130.48(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例7
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过120目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：50wt.％，SiO2：40wt.％，MgO：1wt.％，CaO：1wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为0.5：1混合，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数5％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1：1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为200μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为60rpm，喷射溶液喷射饱和度为100％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5：1。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为5.6Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为153.26(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实例8
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液包括Na2SiO3和NaOH，硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为6mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为3。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为4.4Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为114.25(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例9
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，将喷射溶液加入打印喷头中，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为8mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为3。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为5.1Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为121.77(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例10
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为10mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为3。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为5.9Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为128.06(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例11
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为6mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为6.7Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为133.31(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
实施例12
本实施例提供的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过80目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、三周期极小曲面模型的建立：
使用Rhino 7软件的Grasshopper模块建立三周期极小曲面模型，三周期极小曲面选择为Skeletal曲面，曲面表达式为f(x)＝cos(x)*cos(y)+cos(y)*cos(z)+cos(x)*cos(z)-cos(x)-cos(y)-cos(z)＝c，厚度值为4mm，isovalue值为-0.85。
S4、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为30℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的Skeletal模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为120rpm，喷射溶液喷射饱和度为150％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S5、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为8mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为5。
对本实施例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为7.8Mpa。
将该实施例制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量为148.68(mg/g)，即每g地质聚合物吸附剂可以吸附多少mg的Cu离子，见表1。
对比例1
本实施例提供的一种3DP打印地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过100目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S13、地质聚合物粉末制备：将硅砂的质量与S12中的铝硅酸盐按照质量比为1，并加入占总体地质聚合物粉末质量百分数10％的磨细后的偏硅酸钠粉末于球磨机中均匀混合，放入真空干燥箱中备用；
S2、喷射溶液的配置：
将水与无水乙醇按照质量之比为1混合，搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、地质聚合物3DP打印：
将S2得到的喷射溶液加入3D打印机的打印头墨盒中，设定成型箱温度恒定为40℃，调整供粉箱与成型箱位置，将S1得到的地质聚合物粉末原料加入供粉箱中，将喷射溶液加入打印喷头中，随后喷头根据输入的立方体模型进行按需喷射，打印层厚为300μm，逐层打印，铺粉辊子自转速度为60rpm，喷射溶液喷射饱和度为200％，得到的打印初胚在成型箱中静置12h。
S4、地质聚合物初胚后处理
将S3得到的地质聚合物初胚用吹气球吹净表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中在60℃下养护使其反应完全得到最终成品，后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25，氢氧化钠浓度为6mol/L，Na2SiO3和NaOH质量之比为1。
对本对比例制备得到的地质聚合物进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为185Mpa。
对比例2
本实施例提供的一种地质聚合物吸附块体的制备方法，包括以下步骤：
S1、打印粉末原料的制备；
S11、偏硅酸钠粉末的制备：将偏硅酸钠粉末按照与球磨珠质量比1：3的比例放入球磨罐中，使用行星式球磨机进行以转速280rpm球磨30分钟，过100目筛，备用；
S12、铝硅酸盐粉末制备：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛混合，得到铝硅酸盐粉末，以质量百分比计，化学成分组成为Al2O3：37.5wt.％，SiO2：37.5wt.％，MgO：10wt.％，CaO：10wt.％，余量为杂质，备用；
S2、碱性激发剂的配置：
取Na2SiO3、NaOH质量之比为5：1混合，搅拌均匀，得到碱性激发剂；
S3、地质聚合物制备：
将S2得到的碱性激发剂加入S1制备的硅铝酸盐粉末中，搅拌得到地质聚合物浆料，将其倒入模具中，在60℃下干燥24h后脱模，然后在室温下养护，得到地质聚合物立方体。
对本对比例制备得到的地质聚合物立方体进行抗压测试，如表1所示，测得抗压强度为23.5Mpa。
将对比例1和对比例2制备得到的地质聚合物称量质量后，放入100ml浓度为1mol/l的硫酸铜溶液中室温下放置24小时，之后取烧杯中上清液于10ml离心管内，将离心管内溶液稀释2000倍进行原子吸收光谱仪测试，得到稀释后溶液中的铜离子浓度，根据初始浓度、稀释倍数、测试所得浓度和地质聚合物吸附剂质量，可以得到地质聚合物对铜离子的吸附量，见表1。
表1
如图7所示，使用Comsol软件仿真Schwarz P曲面内流体流线；如图8所示，使用Comsol软件仿真Skeletal曲面内流体流线，与图7对比，Skeletal曲面结构中流线更为曲折，在流速相等的情况下更容易形成湍流。
如图9所示，使用ansys软件仿真Giroid曲面在静水压力中结构变形情况；如图10所示，使用ansys软件仿真Schwarz P曲面在与图9相同静水压力中结构变形情况；如图11所示，使用ansys软件仿真Skeletal曲面在与图9和图10相同静水压力中结构变形情况，可以看到在曲面偏移厚度相同、相同静水压力情况下，Skeletal曲面变形最小，Schwarz P曲面次之，Giroid曲面最差。
综上所述，硅铝酸盐中CaO的含量越高，所打印地质聚合物的抗压强度越高，但吸附性能下降。后处理溶液中氢氧化钠浓度越高，地质聚合物抗压强度和吸附性能越好；后处理溶液中硅酸钠与氢氧化钠的质量比在1-5范围内，比值越高，所得到的地质聚合物抗压强度和吸附性能越好。
由对比例1可知，所制备多孔地质聚合物在保证一定强度的前提下，相比没有三周期极小曲面结构的立方体地质聚合物，对铜离子的吸附性能有较大提升。
由对比例2可知，使用3dp打印工艺所得的地质聚合物相比使用传统方法所得地质聚合物的抗压强度有所下降，但吸附性能有所提升。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、打印粉末原料的制备：
将硅砂、偏硅酸钠粉末和铝硅酸盐粉末球磨混合，真空干燥后，得到粉末原料，备用；
步骤S1中，硅砂和硅铝酸盐粉末的质量之比为(0.5～2)：1；偏硅酸钠粉末占总粉末原料的质量百分数为5％～15％；
S2、配置喷射溶液：
将水和表面活性剂搅拌均匀，得到喷射溶液；
S3、建立三周期极小曲面模型：
选用三周期极小曲面为skeletal曲面，设计参数生成三周期极小曲面模型；
步骤S3中，生成三周期极小曲面所用isosurface中isovalue值为-0.77～-0.95；打印层厚为200μm-400μm；
S4、3DP打印地质聚合物初胚：
将喷射溶液加入3D打印机中，设定成型箱温度恒定，将粉末原料加入供粉箱中，随后根据输入的三周期极小曲面结构模型进行按需喷射，并逐层打印，得到地质聚合物初胚；
S5、地质聚合物初胚后处理：
清除地质聚合物初胚表面未粘结粉末，随后放入后处理溶液中养护，使地质聚合物初胚反应完全，得到三周期极小曲面结构地质聚合物；
后处理溶液为硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液；
后处理溶液中硅酸钠溶液模数为3.25～3.35；
后处理溶液中氢氧化钠浓度为为6～10mol/L；
后处理溶液中Na2SiO3和NaOH质量之比为(1～5)：1；
后处理养护温度为60℃。
2.根据权利要求1所述的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，S1中，偏硅酸钠粉末的制备为：将偏硅酸钠粉末与球磨珠按照质量比为1：3混合，球磨、过筛，得到偏硅酸钠粉末。
3.根据权利要求1所述的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，S1中，铝硅酸盐粉末的制备为：将S95矿粉、低钙粉煤灰、偏高岭土过筛，并混合均匀，得到铝硅酸盐粉末；
铝硅酸盐粉末以质量百分比计，包括以下组分：Al2O3：25％～50％，SiO2：35％～40％，MgO：1％～20％，CaO：1％～20％，余量为杂质。
4.根据权利要求1所述的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，表面活性剂采用乙醇，水与乙醇的质量之比(0.5～2)：1。
5.根据权利要求1所述的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，生成三周期极小曲面的偏移厚度值为2-6mm。
6.根据权利要求1所述的一种三周期极小曲面结构地质聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S4中，成型箱设定温度为30～40℃；
铺粉辊子自转速度为60～600rpm，喷射溶液喷射饱和度为100％～200％；
初胚静置时间为6～12h。
7.权利要求1-6任意一项所述制备方法制备得到的三周期极小曲面结构地质聚合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211049610.1A CN115319883B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211049610.1A CN115319883B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115319883A CN115319883A (zh) | 2022-11-11 |
| CN115319883B true CN115319883B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=83927311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211049610.1A Active CN115319883B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115319883B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115872758B (zh) * | 2022-12-16 | 2024-03-29 | 西安交通大学 | 一种bj3dp打印的反应烧结碳化硅陶瓷及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017087636A (ja) * | 2015-11-13 | 2017-05-25 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形物の製造方法及び三次元造形装置 |
| CN109734434A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-10 | 北京工业大学 | 一种基于3d打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法 |
| CN111035802A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 北京工业大学 | 一种光固化3d打印三周期极小曲面结构羟基磷灰石/二氧化钛复合生物陶瓷的制备方法 |
| CN112028551A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-04 | 北京工业大学 | 一种用于复杂岩体物理模型的3d打印地聚物及其使用方法 |
| CN112427604A (zh) * | 2019-08-07 | 2021-03-02 | 北京隆源自动成型系统有限公司 | 一种用于的水溶性盐芯模具的3dp打印方法 |
-
2022
- 2022-08-30 CN CN202211049610.1A patent/CN115319883B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017087636A (ja) * | 2015-11-13 | 2017-05-25 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形物の製造方法及び三次元造形装置 |
| CN109734434A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-10 | 北京工业大学 | 一种基于3d打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法 |
| CN112427604A (zh) * | 2019-08-07 | 2021-03-02 | 北京隆源自动成型系统有限公司 | 一种用于的水溶性盐芯模具的3dp打印方法 |
| CN111035802A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 北京工业大学 | 一种光固化3d打印三周期极小曲面结构羟基磷灰石/二氧化钛复合生物陶瓷的制备方法 |
| CN112028551A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-04 | 北京工业大学 | 一种用于复杂岩体物理模型的3d打印地聚物及其使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 硫铝酸盐水泥基材料在3DP模型打印中的应用研究;童飞飞;混凝土(第381期);155-160 * |
| 空间3D打印技术现状与前景;田小永;李涤尘;卢秉恒;;载人航天(04);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115319883A (zh) | 2022-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115319883B (zh) | 一种三周期极小曲面结构地质聚合物及其制备方法 | |
| CN112979192B (zh) | 一种轻质骨料的制备方法 | |
| CN104016652A (zh) | 一种蒸压加气混凝土及其制备方法 | |
| CN111377747A (zh) | 3d打印用精密铸造粉末材料及其制备方法 | |
| CN108585519A (zh) | 一种利用赤泥制备泡沫微晶玻璃的方法 | |
| CN201165723Y (zh) | 相变储能复合自保温砌块 | |
| CN108126651B (zh) | 一种粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片及其制备方法 | |
| CN104150944A (zh) | 一种烧结防火保温材料及其制备方法 | |
| CN108395271A (zh) | 煤矸石-粉煤灰-硅砂尾矿体系全废渣泡沫陶瓷及其制备方法 | |
| CN103317796A (zh) | 一种保温复合材料的制备方法 | |
| CN112552072A (zh) | 一种建筑废弃物再生发泡陶瓷及其制备方法 | |
| CN104402508A (zh) | 一种常压低温加气混凝土及其制备方法 | |
| CN114804740A (zh) | 一种混杂纤维和纳米材料增强地聚合物混凝土的制备方法 | |
| CN113754365B (zh) | 基于煤制油废渣的3d打印用材料、制备方法及使用方法 | |
| CN114751683A (zh) | 可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料及制备方法与应用 | |
| CN114853395A (zh) | 一种气凝胶增强地聚物泡沫混凝土材料及制备方法 | |
| CN108046368B (zh) | 一种开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料及其制备方法 | |
| CN116217182B (zh) | 绿色高强耐高温多尺度纤维增强橡胶混凝土及其制备方法 | |
| CN106630615A (zh) | 一种利用废玻璃制造空心玻璃微珠的方法 | |
| CN110526586A (zh) | 一种低密度空心玻璃微珠的制备方法 | |
| CN101838109B (zh) | 软模板法制备的空心玻璃微珠及其制备方法 | |
| CN114988908B (zh) | 高温多孔介质燃烧用刚玉-六铝酸钙多孔陶瓷及制备方法 | |
| CN113716908B (zh) | 一种改性硫酸钙晶须增强的地聚合物与其制备方法 | |
| CN114751710A (zh) | 一种含介孔材料的建筑保温板 | |
| CN115321860A (zh) | 一种建筑垃圾再生骨料表面改性和颗粒增强方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |