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粉煤灰13种改性方法,你知道几种?

发布:nsaumhcf 浏览:1203次
粉煤灰13种改性方法,你知道几种?

                                              粉煤灰13种改性方法,你知道几种?

 

粉煤灰中含有大量性能较稳定的二氧化硅、氧化铝等成分,导致其应用范围和应用效果受到限制。实际中,常需要对粉煤灰进行表面改性或结构改性,增强其活性,实现高附加值综合利用。

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图1:堆积如山的粉煤灰

粉煤灰比较常用的改性方法有物理法和化学法,其中:

一、物理法:机械研磨改性、微波改性、超声波改性、高温热改性、金属化表面改性等;

1、机械研磨改性

机械研磨改性是利用施加的机械能直接破坏粉煤灰的结构,来增强其吸附活性,尤其通过成型吸附剂的制备便可以克服磨细粉煤灰颗粒松散、难以工业化利用的缺点,使其在吸附领域的应用更加广泛。

2、微波改性

微波不仅能通过热能与动能的转换破坏粉煤灰的Si—Al网络结构,而且还通过震荡作用提高粉煤灰的孔隙率和比表面积,使得粉煤灰的物理和化学吸附性能大大提高,在水处理中广泛应用。

另外,微波对化学改性的辅助作用使得改性粉煤灰的吸附效能进一步增强。

3、超声波改性

超声波改性是通过机械破碎作用破坏粉煤灰的玻璃体结构,提高粉煤灰的吸附能力。

4、高温热改性

高温热改性是利用高温直接破坏粉煤灰的玻璃网络结构,使粉煤灰颗粒疏松多孔,活性点暴露,从而增强粉煤灰的物理和化学吸附能力。

但过高的温度则会降低粉煤灰的吸附活性,在实际高温热改性利用中,必须掌握好粉煤灰的改性温度。

5、金属化表面改性

金属化表面改性是通过在粉煤灰表面镀覆金属薄膜(如铁膜、镍膜等)来达到改变粉煤灰导电导磁性能的目的,从而增强粉煤灰的吸波性能和射线反射能力。

金属化改性粉煤灰作为一种良好的电磁吸波材料和电磁屏蔽材料被广泛利用在民用和军事等领域中。

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图2:改性后的粉煤灰

二、化学法:火法改性、水热法改性、酸改性、碱改性、盐改性、氧化钙改性、偶联剂改性、阳离子改性等。

6、火法改性

火法改性是将粉煤灰与助熔剂(Na2CO3)按一定比例混合,在800~900℃的高温下熔融,使粉煤灰分解,然后与结晶剂(NaOH溶液)进行系列化学反应后,制得改性粉煤灰。

火法改性使粉煤灰孔隙率提高,比表面积增大,且Si、Al活性点释放充足,化学吸附能力增强,在吸附利用中取得良好的效果。

7、水热法改性

水热法改性时,粉煤灰的硅酸盐网络被破坏,Si、Al、Fe等活性点得到释放,从而吸附能力得到很大提高,对含重金属离子废水的处理效果显著。

8、酸改性

酸改性时,光滑致密的原状粉煤灰颗粒表面变得粗糙多孔,比表面积增大,物理吸附能力增强。

同时,酸改性时的粉煤灰还溶出大量的离子和溶胶成分,在吸附处理中起到絮凝沉降或混凝吸附架桥作用,从而提高了粉煤灰的絮凝混凝能力。

其中,以酸改性为主的复合改性方法是粉煤灰酸改性研究的热点。

9、碱改性

碱改性时,粉煤灰颗粒表面的坚硬外壳破坏而呈现松散裂解形貌,从而比表面积增大,物理吸附能力增强。

同时,粉煤灰玻璃体表面可溶性物质能与碱性氧化物反应生成胶凝物质,使得粉煤灰的絮凝沉淀能力得以提高。

含碱改性的复合改性方法也是粉煤灰碱改性研究的热点。

10、盐改性

盐改性法通过在粉煤灰空隙均匀分布的盐改性剂阳离子,如Al3+、Fe2+、Na+、Ca2+等,与溶液污染物中的阳离子相互交换,生成相应氧化物(两性或单性)或可沉淀物质(或Fe2+被氧化成Fe3+使得悬浮胶粒脱稳,被粉煤灰表面吸附)。

盐改性法不仅可以改善粉煤灰的吸附能力,而且具有较强的通用性,在废水处理中广泛应用。

此外,将盐改性法与其他改性方法复合还可以弥补单一盐改性工艺的不足。

11、氧化钙改性

氧化钙改性时,通过氧化钙的放热反应破坏粉煤灰的玻璃网络结构,可提高粉煤灰的物理和化学吸附能力。

尤其将氧化钙改性与火法改性相复合更能显著提高粉煤灰的吸附效能,并已实际应用在垃圾渗滤液的氨氮处理中。

12、偶联剂改性

粉煤灰通过偶联剂表面改性,可改善与有机材料之间的相容性,与聚氯乙烯、酚醛树脂、聚乙烯等树脂混合塑炼,得到填充复合材料。

近年来,市场上已开发了铝酸酯、钛酸酯、硅烷以及锆酸酯等多种偶联剂,其中铝酸酯和硅烷偶联剂具有合成简单、性能优良、成本低廉等特点。

13、阳离子改性

阳离子改性目的是增强粉煤灰对废水及有毒重金属离子的吸附和去除性能。阳离子改性剂主要有钠型、钙型、钾型、铁型等。

目前,阳离子表面活性剂改性粉煤灰已实际应用在各类废水处理中。

不同的改性方法决定了粉煤灰将具有不同的改性效果和应用领域。实际生产中,综合考虑应用目的、工艺、价格和环保等因素,并根据表面改性剂的结构、性质和作用机理,有针对性的选择改性方法很有必要。

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