改性稻壳灰的制备及其脱硫性能研究

发布时间：2017-10-12 19:17

  本文关键词：改性稻壳灰的制备及其脱硫性能研究

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【摘要】：本研究以农业废弃物稻壳作为原材料,研究了不同的预处理方法对稻壳灰制备的影响,并采用硝酸、钙基材料对稻壳灰(RHA)进行改性处理,采用傅立叶红外光谱(FTIR).比表面积及孔径分布测试分析(BET)、X射线衍射(XRD)和差热热重分析(DTA-TG)等方法对稻壳灰、硝酸处理后的稻壳灰、钙基材料改性后的稻壳灰进行了表征,探讨了将其作为吸附剂处理二氧化硫的效果。研究结果表明：先将稻壳用行星球磨仪碾磨后,以lmol·L-1 HCl溶液浸渍4h,再经水洗烘干后用两段煅烧法进行煅烧可得最优样品,该方法所得的稻壳灰色泽洁白均一,比表面积达227.1m2·g-1,稻壳灰表面无特殊官能团,晶面结构呈短程有序,长程无序排列,组分中的二氧化硅以无定形状态存在。经过硝酸改性后的稻壳灰比表面积为129.3～160.0m2·g-1,孔径分布主要集中在2～50nm区间,硝酸改性稻壳灰未使得稻壳灰表面官能团增加,也未使得稻壳灰分子晶面结构呈长程有序排列,酸改使得稻壳灰孔结构发生微弱变化。而钙基材料改性稻壳灰比表面积约为28 m2·g-1,孔径分布主要集中在16nm附近,钙基材料改性后的稻壳灰主要形成了水化硅酸钙凝胶(C-S-H),并残留有硅酸三钙晶体(C3S),主要起到提高稻壳灰对S02吸附能力的是水化硅酸钙凝胶。通过对SO2的吸附实验可知,硝酸改性稻壳灰最佳样品酸泡条件为6mol·L-1HNO3浸泡4h,不同浓度的硝酸改性稻壳灰吸附量为0.08～0.12mg·g-1,吸附效果一般,吸附量随着温度升高变小,随着SO2进气浓度升高而变大,吸附动力曲线能较好地用准一级动力学模型来表示,该吸附过程放热,同时熵值减小,是非自发过程,随着温度下降,吸附过程非自发趋势降低,低温利于该吸附的进行。而钙基材料改性稻壳灰对SO2的吸附效果较好,钙基材料改性提高了稻壳灰对SO2的化学吸附能力,最佳样品为CR-2,其改性条件为质量比为钙基材料：稻壳灰=2：1,在60℃下水化16h,其吸附能力随着环境温度的升高,先增强后略微减弱,随着SO2进气浓度的增大,先增强后几乎保持不变,而当进气浓度过大时,吸附量变小,吸附过程符合准二级动力学方程,吸附过程为吸热反应,是非自发过程,随着温度的升高,吸附过程非自发趋势降低,在一定范围内升温利于吸附的进行,焓变和熵变同时大于零,吸附反应为非可逆反应,故水化硅酸钙凝胶主要提高了稻壳灰对SO2的化学吸附能力。
【关键词】：稻壳灰 吸附 改性 二氧化硫 钙基材料
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2;X712
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 主要缩略词表12-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 稻壳灰制备及应用13-16
• 1.1.1 稻壳灰的来源、组成和结构13-14
• 1.1.2 稻壳灰的应用及改性14-16
• 1.1.2.1 稻壳灰的应用情况14-15
• 1.1.2.2 稻壳灰的改性方法15-16
• 1.2 吸附法烟气脱硫技术及吸附基础理论16-18
• 1.2.1 脱硫技术概述16-17
• 1.2.2 烟气脱硫方法概述17
• 1.2.3 吸附的基本原理及其影响因素17-18
• 1.2.3.1 吸附操作参数17-18
• 1.2.3.2 吸附剂特征18
• 1.2.3.3 吸附质的特性18
• 1.2.3.4 吸附剂的活性18
• 1.3 本文主要研究思路及主要内容18-19
• 1.4 本文创新点及研究意义19-20
• 第二章 不同预处理方法制备稻壳灰性能的研究20-28
• 2.1 稻壳灰的制备与表征20-23
• 2.1.1 实验药品与仪器20
• 2.1.2 稻壳的预处理20-21
• 2.1.3 煅烧稻壳灰21
• 2.1.4 稻壳灰的结构表征分析21-23
• 2.1.4.1 X射线衍射(XRD)22
• 2.1.4.2 傅立叶红外光谱(FTIR)22
• 2.1.4.3 比表面积及孔径分布分析测试(BET)22
• 2.1.4.4 差热热重分析(DTA-TG)22-23
• 2.2 结果与讨论23-27
• 2.2.1 X射线衍射图谱23-24
• 2.2.2 红外图谱24
• 2.2.3 比表面积及孔径分布分析结果24-25
• 2.2.4 差热热重分析图25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 硝酸改性稻壳灰的制备及其脱硫性能规律研究28-38
• 3.1 硝酸改性稻壳灰的制备28-31
• 3.1.1 制备条件及方法28-29
• 3.1.2 实验结果与讨论29-31
• 3.1.2.1 硝酸改性稻壳灰的结晶形态分析29-30
• 3.1.2.2 稻壳灰孔结构分析30-31
• 3.2 硝酸改性稻壳灰的对SO2的吸附规律研究31-37
• 3.2.1 实验和测试方法31-33
• 3.2.2.1 实验操作步骤31-32
• 3.2.2.2 污染物的测试方法32-33
• 3.2.2 实验结果与讨论33-37
• 3.2.3.1 吸附温度对样品吸附性能的影响33
• 3.2.3.2 SO_2初始浓度对样品吸附性能的影响33-34
• 3.2.3.3 吸附等温线34
• 3.2.3.4 硝酸改性稻壳灰对SO_2吸附动力学34-35
• 3.2.3.5 硝酸改性稻壳灰对SO_2吸附热力学35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 钙基材料改性稻壳灰制备及其脱硫性能研究38-47
• 4.1 钙基材料改性稻壳灰制备38-39
• 4.1.1 实验材料与方法38-39
• 4.1.1.1 实验材料及仪器38
• 4.1.1.2 钙基材料改性稻壳灰的制备方法38-39
• 4.2 钙基材料改性稻壳灰SO_2的吸附规律研究39-46
• 4.2.1 实验方法及步骤39
• 4.2.2 实验结果与讨论39-46
• 4.2.2.1 钙基材料改性稻壳灰的结晶形态分析40-41
• 4.2.2.2 钙基材料改性稻壳灰的孔结构分析41-42
• 4.2.2.3 钙基材料改性稻壳灰的差热热重分析42-43
• 4.2.2.4 吸附温度对CR-2样品吸附性能的影响43
• 4.2.2.5 SO_2初始浓度对CR-2样品吸附性能的影响43-44
• 4.2.2.6 钙基材料改性稻壳灰对SO_2吸附动力学44-45
• 4.2.2.7 钙基材料改性稻壳灰对SO_2吸附热力学45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 结论与展望47-49
• 5.1 本文结论47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-54
• 攻读学位期间发表的学术论文目录54

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本文编号：1020364