碳酸钙结晶式包覆改性粉煤灰的研究
发布时间：2020-12-25 09:19
粉煤灰是我国最大的固体废弃物排放源之一,全国每年产量近6亿吨,且目前已有约20亿吨的堆存量。粉煤灰的堆放将会直接或间接引发大气、土壤、河流等一系列环境问题,同时造成极大的资源浪费。多年来,国内外对于粉煤灰的利用多集中在建筑、道路、农业等低附加值领域。由于粉煤灰具有和造纸行业用填料高岭土相似的化学组成和独特的表面孔洞结构,非常适合造纸加填,但是白度低,只能适用于一些低白度要求的纸种。本论文采用鼓泡碳化装置,以粉煤灰、氧化钙和CO2为原料,探索一种利用非均匀成核在粉煤灰表面结晶一层粒径小而均匀的碳酸钙晶体,得到一种改性粉煤灰作为造纸填料。本文通过采用鼓泡碳化装置,以改性粉煤灰白度、加填纸白度和尘埃度为粉煤灰改性效果的衡量指标,分析了粉煤灰粒径、包覆结晶次数、消化温度、搅拌速度、CO2通入速率、终点pH值、氢氧化钙浓度、静置时间等因素的影响,并通过正交实验得到较佳的工艺条件。实验表明当搅拌速度为500rpm/min,二氧化碳通入速率为0.15L/min,终点pH值为7,氢氧化钙浓度为7%,改性后粉煤灰白度为62.27%ISO,改性粉煤灰加填纸白度为72.64%ISO,改性粉煤灰加填纸尘埃度为...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非均匀成核过程外来衬底上冠形晶核的形成（r0为临界晶核粒径）
点 pH 值为 7.68，氢氧化钙浓度为 7%。从表 3-14 的改性粉煤灰加填纸尘埃度极差分析，鼓泡碳化式改性粉煤灰的较佳工艺条件为：搅拌速度为 500rpm/min，二氧化碳通入速率为 0.15//min，终点 pH 值为 7，氢氧化钙浓度为 7%（即试验号 11 条件）。两者较佳工艺条件在搅拌速度与终点 pH 值上存在差异，这可能是由于当搅拌速度较低时，碳酸钙在析出晶体时可能导致部分粉煤灰上结晶生成较厚的包覆层，在剪切过程中容易脱落，在溶液中形成独立的碳酸钙自聚体，在宏观上由于碳酸钙自聚体的高白度在一定程度上弥补了裸露粉煤灰的白度，因此改性粉煤灰的白度有一定程度的提升，但是尘埃度却没有达到较佳状态，因此综上所述，选择鼓泡碳化式改性粉煤灰的较佳工艺条件为：搅拌速度为 500rpm/min，二氧化碳通入速率为 0.15L/min，终点 pH 值为 7，氢氧化钙浓度为7%（即试验号 11 条件），此时改性粉煤灰白度达到 62.27% ISO，改性粉煤灰加填纸尘埃度为 350 个/m2，即在实验手抄片上看到 7 个尘埃点。3.3.10 优化工艺下改性粉煤灰表观形貌观察
图 3-10 优化工艺条件下改性粉煤灰扫描电镜照片如图 3-9 所示，两张均为未改性粉煤灰在扫描电镜下的照片，部分粉煤灰呈现多孔状，未改性粉煤灰中存在的炭粒以及褐色的磁性颗粒物质是影响粉煤灰白度的两大主要因素，图 3-10 为优化工艺条件下碳酸钙包覆改性粉煤灰的扫描电镜照片，从图中可以看到，在改性粉煤灰中存在三种形式的物质，图 a 显示的是粉煤灰表面部分被包覆上了少量的碳酸钙晶体，而局部区域因未能被包覆而裸露出来，这也是影响改性粉煤灰白度及加填纸尘埃度的一个重要原因。图 b 显示的是在改性粉煤灰填料颗粒中存在一些因碳酸钙自聚体，粒径大约在 2μm 以下，晶体形状不规则，这些自聚体一方面可能是由于碳酸钙自结晶而形成的，另一方面可能是由于部分粉煤灰表面结晶形成较厚的碳酸钙晶体包覆层，在剪切力作用下容易脱落而游离于溶液中。图 c 显示的是粉煤灰颗粒表面被完好的包覆着碳酸钙晶体，从图中可以看出，改性粉煤灰表面的碳酸钙晶体的粒径及表观形貌都呈现出不规整状态，既有大片状的晶体颗粒，又有呈现细长棒状的晶体颗粒，还有一些小粒径的不规则晶体颗粒。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉煤灰酸法制取氧化铝“三废”处理技术探讨[J]. 姬学良,胡红霞. 中国金属通报. 2017(01)
[2]粉煤灰物性与资源化利用[J]. 朱万信. 有色设备. 2016(04)
[3]低铁含量粉煤灰化学除铁增白的研究[J]. 樊慧明,王学琴,王命,蒋心灵,刘建安. 造纸科学与技术. 2016(02)
[4]煤粉灰的PCC包覆改性增白的研究[J]. 樊慧明,李哲,王命,蒋心灵,刘建安. 纸和造纸. 2015(10)
[5]煤粉灰煅烧除炭增白的研究[J]. 樊慧明,刘萍,王命,袁雨辰,刘建安. 纸和造纸. 2015(08)
[6]固体电解质Li5La3Ta2O12包覆LiMn2O4的改性研究[J]. 彭红建,曹远尼,肖理红,栾向峰,刘素琴. 中南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]溶胶-水热法制备纳米SrTiO3及其表面包覆Al2O3的研究[J]. 王宁章,刘世丰,刘静,容世龙. 材料导报. 2015(04)
[8]消化工艺参数对氢氧化钙粒径的影响[J]. 邱金锋,王建. 中国造纸学报. 2014(04)
[9]煤粉灰分成渣特性对高炉喷吹煤粉性能的影响[J]. 孙忠贵. 山东冶金. 2014(05)
[10]粉煤灰在污水处理方面的应用研究[J]. 陈先秀,陈松岭,崔琼琼,杨向超,徐崇辉,常加忠,王振领. 周口师范学院学报. 2013(05)
博士论文
[1]矿物粉体表面纳米化修饰技术研究与应用[D]. 樊世民.清华大学 2004
硕士论文
[1]粉煤灰填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 王硕.华南理工大学 2016
[2]不同形貌纳米碳酸钙的制备、改性及应用研究[D]. 李强.合肥工业大学 2014
[3]纳米碳酸钙的制备与表面改性研究[D]. 梁锦.浙江工业大学 2010
[4]石灰石制备轻质及纳米碳酸钙的研究[D]. 赵东清.北京化工大学 2007
本文编号：2937370
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非均匀成核过程外来衬底上冠形晶核的形成（r0为临界晶核粒径）
点 pH 值为 7.68，氢氧化钙浓度为 7%。从表 3-14 的改性粉煤灰加填纸尘埃度极差分析，鼓泡碳化式改性粉煤灰的较佳工艺条件为：搅拌速度为 500rpm/min，二氧化碳通入速率为 0.15//min，终点 pH 值为 7，氢氧化钙浓度为 7%（即试验号 11 条件）。两者较佳工艺条件在搅拌速度与终点 pH 值上存在差异，这可能是由于当搅拌速度较低时，碳酸钙在析出晶体时可能导致部分粉煤灰上结晶生成较厚的包覆层，在剪切过程中容易脱落，在溶液中形成独立的碳酸钙自聚体，在宏观上由于碳酸钙自聚体的高白度在一定程度上弥补了裸露粉煤灰的白度，因此改性粉煤灰的白度有一定程度的提升，但是尘埃度却没有达到较佳状态，因此综上所述，选择鼓泡碳化式改性粉煤灰的较佳工艺条件为：搅拌速度为 500rpm/min，二氧化碳通入速率为 0.15L/min，终点 pH 值为 7，氢氧化钙浓度为7%（即试验号 11 条件），此时改性粉煤灰白度达到 62.27% ISO，改性粉煤灰加填纸尘埃度为 350 个/m2，即在实验手抄片上看到 7 个尘埃点。3.3.10 优化工艺下改性粉煤灰表观形貌观察
图 3-10 优化工艺条件下改性粉煤灰扫描电镜照片如图 3-9 所示，两张均为未改性粉煤灰在扫描电镜下的照片，部分粉煤灰呈现多孔状，未改性粉煤灰中存在的炭粒以及褐色的磁性颗粒物质是影响粉煤灰白度的两大主要因素，图 3-10 为优化工艺条件下碳酸钙包覆改性粉煤灰的扫描电镜照片，从图中可以看到，在改性粉煤灰中存在三种形式的物质，图 a 显示的是粉煤灰表面部分被包覆上了少量的碳酸钙晶体，而局部区域因未能被包覆而裸露出来，这也是影响改性粉煤灰白度及加填纸尘埃度的一个重要原因。图 b 显示的是在改性粉煤灰填料颗粒中存在一些因碳酸钙自聚体，粒径大约在 2μm 以下，晶体形状不规则，这些自聚体一方面可能是由于碳酸钙自结晶而形成的，另一方面可能是由于部分粉煤灰表面结晶形成较厚的碳酸钙晶体包覆层，在剪切力作用下容易脱落而游离于溶液中。图 c 显示的是粉煤灰颗粒表面被完好的包覆着碳酸钙晶体，从图中可以看出，改性粉煤灰表面的碳酸钙晶体的粒径及表观形貌都呈现出不规整状态，既有大片状的晶体颗粒，又有呈现细长棒状的晶体颗粒，还有一些小粒径的不规则晶体颗粒。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉煤灰酸法制取氧化铝“三废”处理技术探讨[J]. 姬学良,胡红霞. 中国金属通报. 2017(01)
[2]粉煤灰物性与资源化利用[J]. 朱万信. 有色设备. 2016(04)
[3]低铁含量粉煤灰化学除铁增白的研究[J]. 樊慧明,王学琴,王命,蒋心灵,刘建安. 造纸科学与技术. 2016(02)
[4]煤粉灰的PCC包覆改性增白的研究[J]. 樊慧明,李哲,王命,蒋心灵,刘建安. 纸和造纸. 2015(10)
[5]煤粉灰煅烧除炭增白的研究[J]. 樊慧明,刘萍,王命,袁雨辰,刘建安. 纸和造纸. 2015(08)
[6]固体电解质Li5La3Ta2O12包覆LiMn2O4的改性研究[J]. 彭红建,曹远尼,肖理红,栾向峰,刘素琴. 中南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]溶胶-水热法制备纳米SrTiO3及其表面包覆Al2O3的研究[J]. 王宁章,刘世丰,刘静,容世龙. 材料导报. 2015(04)
[8]消化工艺参数对氢氧化钙粒径的影响[J]. 邱金锋,王建. 中国造纸学报. 2014(04)
[9]煤粉灰分成渣特性对高炉喷吹煤粉性能的影响[J]. 孙忠贵. 山东冶金. 2014(05)
[10]粉煤灰在污水处理方面的应用研究[J]. 陈先秀,陈松岭,崔琼琼,杨向超,徐崇辉,常加忠,王振领. 周口师范学院学报. 2013(05)
博士论文
[1]矿物粉体表面纳米化修饰技术研究与应用[D]. 樊世民.清华大学 2004
硕士论文
[1]粉煤灰填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 王硕.华南理工大学 2016
[2]不同形貌纳米碳酸钙的制备、改性及应用研究[D]. 李强.合肥工业大学 2014
[3]纳米碳酸钙的制备与表面改性研究[D]. 梁锦.浙江工业大学 2010
[4]石灰石制备轻质及纳米碳酸钙的研究[D]. 赵东清.北京化工大学 2007
本文编号：2937370
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2937370.html
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