粉煤灰的改性方法

時間：2023-03-24 15:02:24來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

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形成封閉性孔穴，內部也呈蜂窩狀。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，需用物理或化學方法打開封閉的孔穴，以提高其孔隙率及比表面積?；瘜W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，因此經酸改性的粉煤灰的吸附能力較原始粉煤灰增強，而且經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。常用的酸有HCl、H2SO4、HNO3等，其中HCI對粉煤灰中Fe3+的浸出效果較好，H2SO4對粉煤灰中Al3+的浸出效果較好。經酸改性后粉煤灰的比表面積普遍增大。

②堿改性堿類物質對硅酸鹽玻璃網絡具有直接的破壞作用，所以堿溶液對粉煤灰具有很強的作用。影響粉煤灰堿性激發的因素很多，其中起主要作用的有：堿的種類、pH值、溫度、粉煤灰結構與表面狀態等。一般說來，堿性越強，pH值越高、溫度越高，激發作用越強；而網絡聚合度高，網絡連接程度越高，破壞網絡所需要的能量就越大，堿激發作用越困難，需要時間也越長。堿改性粉煤灰時采用的改性物質為堿金屬溶液，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，使粉煤灰顆粒轉化為硅酸鹽和鋁酸鹽。粉煤灰可通過酸洗或磁選預處理，去除一些對改性不利的鐵和堿金屬氧化物，還可焙燒去除有機物。

③鹽改性采用氯化鈣、氯化鉀和氯化鐵分別對NaOH改性后的粉煤灰進行離子交換，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印染廢水的脫色效果最好，而且沉降速度快，去除COD也優于其他改性粉煤灰，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，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。近年來一些研究者采用表面活性劑對粉煤灰的改性進行了研究。十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)是一種陽離子表面活性劑。胡巧開等采用HDTMA對粉煤灰進行改性，結果表明，用HDTMA改性的粉煤灰對二甲酚橙的吸附去除率遠大于未改性的粉煤灰。Banerjee等采用HDTMA對粉煤灰進行改性，然后用改性后的粉煤灰來處理海面上的石油，結果表明，經HDTMA改性后的粉煤灰對海面上漂浮的原油具有很好的去除能力。他們在另一篇文獻中報道，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)對粉煤灰進行改性，并以陰離子型染料來考察改性粉煤灰的吸附性能，結果表明，經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)是一種水溶性陽離子高聚物，在水處理領域中應用廣泛。研究表明，采用PDMDAAC對粉煤灰進行改性，可以提高粉煤灰的吸附能力。

⑤混合改性有時，幾種改性方法的混合使用可以進一步提高粉煤灰對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粉煤灰進行改性，用其處理造紙廢水、垃圾滲濾液和生活廢水的結果表明，用Na2CO3+H2SO4改性的粉煤灰的吸附性能優于其他改性劑，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，在廢水中起到絮凝和架橋作用，又具有沸石的吸附性能，吸附廢水中的有機物。陳雪初等將粉煤灰與NaCl在高速混合機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，將反應后的物料烘干磨細即得到混合改性的粉煤灰粉末。研究結果表明：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時即可達到與之相當的除磷效果。

⑥水熱合成改性法

水熱合成法粉煤灰是在高溫流態化條件下產生的，其傳熱傳質過程異常迅速，在很短時間(約2～3s)內被加熱至1100～1300℃或更高溫度，液相出現，在表面張力作用下收縮成球形液滴，結構迅速密化，同時相互黏結成較大顆粒，在收集過程又由于迅速冷卻，液相來不及結晶而保持無定型態(僅有微小莫來石固溶在其中)，這種保持高溫液相結構排列方式的介穩結構，內能結構處于近程有序，遠程無序，常溫下對水很穩定，不能被溶解(無定型態SiO2是可溶的)。但在水熱條件下，無規則網絡被激活，水就可直接破壞網絡結構，并隨溫度升高，破壞作用加強。水熱合成后，網絡硅鋁變成活性硅鋁溶于水中。

⑦超聲和微波改性近幾年，超聲和微波技術已經被用于制備材料，并且它們表現出比傳統方法更高的效率。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，并將其用來去除水中的亞甲基藍。結果表明：與未改性的粉煤灰相比，對亞甲基藍的吸附能力從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、晶體藍和羅丹明B的吸附實驗表明：未改性的粉煤灰表現出較高的吸附能力，而經改性的粉煤灰吸附能力得到了進一步的提高，微波處理的粉煤灰吸附性能最佳。

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