粉煤灰的改性方法

時(shí)間：2023-03-24 15:02:24來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

粉煤灰的改性方法

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

(2)粉煤灰的改性方法

粉煤灰在形成過程中，由于部分氣體逸出而具有開放性孔穴，表面呈蜂窩狀；部分氣體未逸出被裹在顆粒內(nèi)形成封閉性孔穴，內(nèi)部也呈蜂窩狀。前者由于孔穴暴露在表面，具有吸附性能；后者的吸附性能則很小，需用物理或化學(xué)方法打開封閉的孔穴，以提高其孔隙率及比表面積?；瘜W(xué)改性不但能打開孔穴，還能通過酸堿的作用使之生成大量新的微細(xì)小孔，增加比表面積和孔隙率，處理廢水的效果也將大幅提高。粉煤灰的改性方法目前采用較多的有如下幾種。

①酸改性原粉煤灰顆粒，其表面比較光滑致密，經(jīng)酸處理后的粉煤灰顆粒表面變得粗糙，形成許多凹槽和孔洞，增大了顆粒的比表面積。吸附劑比表面積越大，吸附效果越好，因此經(jīng)酸改性的粉煤灰的吸附能力較原始粉煤灰增強(qiáng)，而且經(jīng)酸改性處理后的粉煤灰釋放出大量的Al3+、Fe3+和H2SiO3等成分，Al3+、Fe3+可起絮凝沉降作用，H2SiO3可捕收懸浮顆粒，起混凝吸附架橋作用。幾種作用綜合使酸改性后的粉煤灰去除污染物性能增強(qiáng)。常用的酸有HCl、H2SO4、HNO3等，其中HCI對(duì)粉煤灰中Fe3+的浸出效果較好，H2SO4對(duì)粉煤灰中Al3+的浸出效果較好。經(jīng)酸改性后粉煤灰的比表面積普遍增大。

②堿改性堿類物質(zhì)對(duì)硅酸鹽玻璃網(wǎng)絡(luò)具有直接的破壞作用，所以堿溶液對(duì)粉煤灰具有很強(qiáng)的作用。影響粉煤灰堿性激發(fā)的因素很多，其中起主要作用的有：堿的種類、pH值、溫度、粉煤灰結(jié)構(gòu)與表面狀態(tài)等。一般說來(lái)，堿性越強(qiáng)，pH值越高、溫度越高，激發(fā)作用越強(qiáng)；而網(wǎng)絡(luò)聚合度高，網(wǎng)絡(luò)連接程度越高，破壞網(wǎng)絡(luò)所需要的能量就越大，堿激發(fā)作用越困難，需要時(shí)間也越長(zhǎng)。堿改性粉煤灰時(shí)采用的改性物質(zhì)為堿金屬溶液，通常為NaOH、CaO、Na2CO3溶液。堿改性可用三種方法：一是將粉煤灰原灰與堿溶液在一定溫度下混合改性；二是將粉煤灰預(yù)處理后與堿溶液混合；三是將粉煤灰與堿焙燒熔融，使粉煤灰顆粒轉(zhuǎn)化為硅酸鹽和鋁酸鹽。粉煤灰可通過酸洗或磁選預(yù)處理，去除一些對(duì)改性不利的鐵和堿金屬氧化物，還可焙燒去除有機(jī)物。

③鹽改性采用氯化鈣、氯化鉀和氯化鐵分別對(duì)NaOH改性后的粉煤灰進(jìn)行離子交換，分別得到了鈣、鉀和鐵改性的粉煤灰。用其處理印染廢水，結(jié)果表明，改性后的粉煤灰脫色率為71.0%～99.4%，COD除去率為66.3%～81.9%，其中鈣改性粉煤灰對(duì)印染廢水的脫色效果最好，而且沉降速度快，去除COD也優(yōu)于其他改性粉煤灰，是一種很好的污水處理劑。

④表面活性劑改性表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。近年來(lái)一些研究者采用表面活性劑對(duì)粉煤灰的改性進(jìn)行了研究。十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)是一種陽(yáng)離子表面活性劑。胡巧開等采用HDTMA對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，結(jié)果表明，用HDTMA改性的粉煤灰對(duì)二甲酚橙的吸附去除率遠(yuǎn)大于未改性的粉煤灰。Banerjee等采用HDTMA對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，然后用改性后的粉煤灰來(lái)處理海面上的石油，結(jié)果表明，經(jīng)HDTMA改性后的粉煤灰對(duì)海面上漂浮的原油具有很好的去除能力。他們?cè)诹硪黄墨I(xiàn)中報(bào)道，分別采用四乙胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)、溴化十四烷基芐基二甲基銨(BDTDA)對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，并以陰離子型染料來(lái)考察改性粉煤灰的吸附性能，結(jié)果表明，經(jīng)這些表面活性劑改性后的粉煤灰吸附性能均得到了提高。聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)是一種水溶性陽(yáng)離子高聚物，在水處理領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。研究表明，采用PDMDAAC對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，可以提高粉煤灰的吸附能力。

⑤混合改性有時(shí)，幾種改性方法的混合使用可以進(jìn)一步提高粉煤灰對(duì)水中污染物的去除能力。李尉卿等采用碳酸鈉、硫酸及碳酸鈉處理后再加硫酸等改性方法對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，用其處理造紙廢水、垃圾滲濾液和生活廢水的結(jié)果表明，用Na2CO3+H2SO4改性的粉煤灰的吸附性能優(yōu)于其他改性劑，其原因是Na2CO3+H2SO4改性的粉煤灰既具有了聚合硫酸鋁的絮凝性質(zhì)，在廢水中起到絮凝和架橋作用，又具有沸石的吸附性能，吸附廢水中的有機(jī)物。陳雪初等將粉煤灰與NaCl在高速混合機(jī)中混合均勻后投入焙燒爐中煅燒活化，再向焙燒后冷卻的物料中添加15%的H2SO4，將反應(yīng)后的物料烘干磨細(xì)即得到混合改性的粉煤灰粉末。研究結(jié)果表明：與未改性的粉煤灰相比，采用此工藝改性的粉煤灰除磷性能顯著提升，約為粉煤灰投加量1/20時(shí)即可達(dá)到與之相當(dāng)?shù)某仔Ч?/p>

⑥水熱合成改性法

水熱合成法粉煤灰是在高溫流態(tài)化條件下產(chǎn)生的，其傳熱傳質(zhì)過程異常迅速，在很短時(shí)間(約2～3s)內(nèi)被加熱至1100～1300℃或更高溫度，液相出現(xiàn)，在表面張力作用下收縮成球形液滴，結(jié)構(gòu)迅速密化，同時(shí)相互黏結(jié)成較大顆粒，在收集過程又由于迅速冷卻，液相來(lái)不及結(jié)晶而保持無(wú)定型態(tài)(僅有微小莫來(lái)石固溶在其中)，這種保持高溫液相結(jié)構(gòu)排列方式的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)，內(nèi)能結(jié)構(gòu)處于近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序，常溫下對(duì)水很穩(wěn)定，不能被溶解(無(wú)定型態(tài)SiO2是可溶的)。但在水熱條件下，無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)被激活，水就可直接破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并隨溫度升高，破壞作用加強(qiáng)。水熱合成后，網(wǎng)絡(luò)硅鋁變成活性硅鋁溶于水中。

⑦超聲和微波改性近幾年，超聲和微波技術(shù)已經(jīng)被用于制備材料，并且它們表現(xiàn)出比傳統(tǒng)方法更高的效率。Wang等將粉煤灰和NaOH溶液混合，置于超聲波水浴池中，超聲處理一段時(shí)間后過濾洗滌烘干，得到了NaOH和超聲共同改性的粉煤灰，并將其用來(lái)去除水中的亞甲基藍(lán)。結(jié)果表明：與未改性的粉煤灰相比，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力從6×10-6 mol/g提高到1.2×10-5 mol/g。他們還將粉煤灰和一定濃度的鹽酸溶液混合，然后分別置于超聲波和微波浴池中，制得了鹽酸和超聲以及鹽酸和微波共同改性的粉煤灰，亞甲基藍(lán)、晶體藍(lán)和羅丹明B的吸附實(shí)驗(yàn)表明：未改性的粉煤灰表現(xiàn)出較高的吸附能力，而經(jīng)改性的粉煤灰吸附能力得到了進(jìn)一步的提高，微波處理的粉煤灰吸附性能最佳。

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