【摘要】：當前,粉煤灰主要被用于建筑工程、礦區(qū)回填、道路工程、提取礦物或農業(yè)應用等領域。這些應用存在的主要問題是附加值一般不高,企業(yè)對粉煤灰應用的積極性有限,甚至有的企業(yè)依靠國家的補貼才能勉強生存。高附加值利用一直是粉煤灰應用研究的熱點。一方面,高附加值利用粉煤灰能夠給企業(yè)帶來高利潤,促使企業(yè)技術升級,促進產業(yè)發(fā)展;另一方面,粉煤灰應用領域得到拓展,可以替代不同行業(yè)的相關功能材料,減少了對礦產資源的需求,同時也保護了環(huán)境。本論文中為實現粉煤灰向功能材料轉化,參考傳統(tǒng)礦物功能化特點,從兩個方面對粉煤灰功能化進行研究:(1)有機改性包覆。粉煤灰顆粒表面先用小分子改性劑改性,再包覆功能基團,以期在有機復合材料中獲得良好的分散性和結合界面;(2)無機改性負載。粉煤灰在經過酸洗等無機改性后,在其表面負載功能材料,實現粉煤灰的功能化。研究結果表明:1、粉煤灰經過有機改性包覆后,作為功能填料添加到聚合物基體中。經過三聚磷酸鈉包覆的改性粉煤灰全部替代碳酸鈣(CaCO3)添加到聚丙烯(PP)塑料基體中制備的復合材料,拉伸強度為26.5MPa,缺口沖擊強度為61.5MPa,伸長率為945.7%,與替代前塑料的力學性能相差不大。經過鋁酸酯偶聯劑包覆的改性粉煤灰部分替代炭黑添加到丁苯(SBR)橡膠基體中制備的復合材料,其拉伸強度為18.1MPa,撕裂強度為38.8MPa,與替代前橡膠的力學性能基本相同。改性粉煤灰在高分子材料中充當填料時,在維持其性能的同時,大大的降低了成本,具有很好的應用性。2、粉煤灰(FA)、粉煤灰磁珠(FAB)和鎳粉(Ni)等經過有機改性后,作為核心,在顆粒表面通過原位聚合的方法包覆聚苯胺。制備聚苯胺時,當摻雜酸DBSA:HC1=2:8(摩爾比)時,最小反射率峰值為-11.58dB,吸波性能最佳;K-OFAB@K-ONi-PANI的吸波性能優(yōu)異,最小反射率峰值達到-49.35dB,10dB頻寬為4.32GHz。粉煤灰磁珠在復合吸波材料中發(fā)揮了協(xié)同作用,制備的復合材料達到較好的吸波性能,同時具有較寬的吸收頻率。3、經過濕法研磨改性后,粉煤灰粒徑降低至7.3μm以下,增加了比表面積;通過酸洗和煅燒,最佳煅燒工藝為800℃,保溫時間150min,粉煤灰白度從35.1%(ISO)提高至52.8%;通過表面相變包覆氫氧化鋅(Zn(OH)2)的方法將粉煤灰白度提高至70.7%,包覆過程中工藝參數設置為鋅離子濃度c(Zn2+)=0.3mol·L-1,氫氧根的滴加速率v(OH-)=5×10-4mol·min-1,相變溫度T=65℃。此結果顯示相變包覆是成功的,白度增加程度與參考文獻中復雜的方法得到的白度相近。4、粉煤灰經過無機改性和負載氧化鋅(ZnO)后,對復合材料進行抑菌圈和抗菌率實驗。結果顯示,抑菌圈實驗中,無論是粉末還是壓片均能觀察到明顯的抑菌圈,其中粉末的接觸面積大,具有更大的抑菌圈;改性粉煤灰抗菌率實驗中抗菌率可達86.5%,抗菌效果顯著。復合材料中,有效抗菌成分ZnO僅占總質量的28.9%,實現有效抗菌的同時大大節(jié)約了抗菌材料的成本。5、粉煤灰經過無機改性后,通過均勻沉淀法在顆粒表面負載TiO2,得到了粉煤灰光催化復合材料。該復合材料在暗反應過程中表現出較強的吸附能力,其在紫外光條件下的光催化效率達到了 95%左右,同時在可見光條件下的光催化效率在93%左右;這是由于粉煤灰光催化復合材料的禁帶寬度降低為2.82eV,在可見光下就能表現出很好的光催化效果。同時復合材料中有效成分Ti02的質量僅占總質量的28.6%,大大節(jié)約了光催化材料的成本。綜上所述,粉煤灰經過有機改性和無機改性后,制備而成的功能材料在不同領域都可以得到很好的應用,這是由于多數功能材料的功能作用主要在表面與界面處發(fā)生,通過有針對性的處理和資源化粉煤灰,不僅因功能化而增加了粉煤灰的附加值,而且還拓展了粉煤灰的應用領域。圖[59]表[30]參[95]
【圖文】：

ＲＦＡ經過水洗、撈除漂珠、磁選以及砂磨粉碎等預處理過程后制逡逑備得到ＦＡ，其粒徑變化可用激光粒度分析儀進行比較。對ＲＦＡ和ＦＡ的粒度分逡逑析結果如圖２．２所示。逡逑一邋１００邋邐ｐ００００００＾逡逑Ｃａ）逡逑［0邋６０邋－邐ｐ逡逑｜邋４０．逡逑邐逡逑０＿０】邐０」邐１邐１０邐１００逡逑Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋Ｄｉａｍｅｔｅｒ邋／逡逑—邋１００邐—ｐｃ＞ｏｏｏｏｃ＜ｘｘｘｘｘｘｘｘｘｘ＞ｏｏｏｏ逡逑｜邋ｓｏ邋－邐（ｂ）邐ｆ逡逑Ｉ６０：邐／逡逑！４０邋■邐ｒ逡逑＾邋ｑＪ＾ｎｏＯＯＱＯＰＱＱＯＱＯＯＯＱ＾邐邐邐邐，邐邐邐邋．逡逑００】邐０．１邐１邐１０邐］0０逡逑Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋Ｄｉａｍｅｔｅｒ邋／邋ｊｉｍ逡逑圖２．２邋ＲＦＡ和ＦＡ的粒徑分布（（ａ）為ＲＦＡ；邋（ｂ）為ＦＡ）逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＲＦＡ邋ａｎｄ邋ＦＡ邋（邋（ａ）邋ｉｓ邋ＲＰＡ邋；邋（ｂ）邋ｉｓ邋ＦＡ）逡逑由圖２．２可知，ＲＦＡ中粒徑在之間的顆粒占比達５５．２１％，逡逑粒徑在１１．ｌ［ｘｍ以下的顆粒只占４４．７９％；邋ＦＡ的粒徑則全部處于７．３ｊｘｍ以下。通逡逑１２逡逑

ＦＡ為本論文后續(xù)實驗中的主要原料，因此對其物相結構和表面形貌的分析逡逑具有重要意義，與ＲＦＡ相比，兩者在物相結構和表面形貌上存在一定的差異。逡逑ＲＦＡ與ＦＡ的物相結構對比如圖２．３所示。逡逑？莫來石逡逑＊石英逡逑？赤鐵礦逡逑Ｕ＊邋＋邋？邋＊邐？邐？邐？邋（ＦＡ）逡逑＊邐力？邋？邋＊邋一邐？邋＊邐？邐？邐（ＲＦＡ）逡逑Ｉ邐．邐Ｉ邐．邐Ｉ邐．邐Ｉ邐．邐Ｉ邐．邐Ｉ邐．邋Ｉ逡逑２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０逡逑２０／°逡逑圖２．３邋ＲＦＡ和ＦＡ的ＸＲＤ對比圖逡逑Ｆｉｇ．２．３邋ＸＲＤ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ＲＰＡ邋ａｎｄ邋ＦＡ逡逑如圖２．３所示，ＲＦＡ和ＦＡ中都含有的晶相為莫來石相（Ａｌ６Ｓｉ２０１３，標準逡逑ＰＤＦ卡片＃１５－７７６）和石英相（Ｓｉ０２，標準ＰＤＦ卡片＃５－４９０）；邋ＲＦＡ中存在著赤逡逑鐵礦（Ｆｅ２０３，標準ＰＤＦ卡片＃７９－０００７）的晶相，而ＦＡ中則沒有發(fā)現，這是因逡逑為經過磁選后，含有大量赤鐵礦的磁珠被分選出來，，導致ＦＡ中的赤鐵礦含量較逡逑少。進一步觀察圖２．３發(fā)現，ＲＦＡ和ＦＡ在２０－３５°區(qū)間內出現“饅頭狀”
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X705

【參考文獻】

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本文編號：2589904