污水污泥灰分在碱激发材料中的价值化：材料特性、反应活性与可持续应用前景的系统综述

《Chemosphere》：Valorization of sewage sludge ash in alkali-activated materials: A comprehensive review of material properties, reactivity, and future sustainable applications

　　本文系统综述了污水污泥灰分（SSA）在碱激发材料（AAMs）中的应用，重点探讨了其化学组成、火山灰反应活性以及对材料力学性能（如抗压强度）和耐久性的影响。文章指出，通过与其他材料（如粉煤灰FA、矿渣GGBFS）复合及优化碱激发剂（如NaOH、Na2SiO3）配比，可促进N-A-S-H和C-A-S-H凝胶形成，提升材料可持续性并降低碳足迹，但需解决浸出风险、收缩率高等挑战以推动实际应用。

　　

Section snippets

Overview of geopolymer chemistry and alkali activated materials

地质聚合物（geopolymer）的形成源于地质聚合反应（geopolymerization），该反应会生成由Si–O–Al构成的三维聚合物链状结构。地质聚合反应包括以下几个步骤：碱性激发剂（alkaline activator）与粘结剂反应，使硅和铝颗粒溶解，随后缩合形成单体，最终单体聚合成三维环状聚合物结构并固化。地质聚合物的结构...

Chemical properties and reactivity of sewage sludge ash with other binders

摩尔比的影响基于粘结剂的化学组成、激发剂用量以及氢氧化钠（NaOH）的摩尔浓度。污水污泥灰分（SSA）的矿物学和化学组成对其作为碱激发系统前驱体的适用性至关重要。SSA含有显著的无定形二氧化硅（SiO₂）和氧化铝（Al₂O₃），这是地质聚合所必需的。它还包含其他氧化物，如氧化钙（CaO）、三氧化二铁（Fe₂O₃）、氧化镁（MgO）和五氧化二磷（P₂O₅）。通过转化固体组分，例如方解石...

Mechanical properties of sewage sludge ash-based alkali activated materials

尽管人们对可持续材料的兴趣日益增长，但SSA对碱激发及水泥基复合材料耐久性的影响仍然知之甚少，这主要归因于其多变的组成。目前的研究更多地关注其基本性质，而非实际性能。本节将探讨SSA在粘结剂系统中的作用，并将其与其他工业和农业废料材料进行比较。

Conclusion

本研究对利用污水污泥灰分（SSA）开发可持续水泥基材料（包括净浆、砂浆和混凝土）进行了全面的技术评估。在地质聚合物系统中，SSA被用作制备净浆和砂浆的主要铝硅酸盐前驱体。在混凝土中，它被用作部分替代普通波特兰水泥（OPC）。研究还与其他铝硅酸盐粘结剂（如GGBFS...）进行了比较评估。