【摘要】：粉煤灰(FA)是我國(guó)排放量最大的固體廢棄物之一,如何實(shí)現(xiàn)粉煤灰的高值化資源化利用是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。作為造紙?zhí)盍系难芯渴菍?shí)現(xiàn)粉煤灰高值化利用的熱點(diǎn)之一,但因其低白度特性限制了粉煤灰在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。嘗試?yán)梅蔷鶆虺珊说姆椒ò哺男苑勖夯?以提高其白度性能。但在包覆改性過(guò)程中存在著粉煤灰表面包覆效果不佳的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,本論文利用潤(rùn)濕性能調(diào)控的方法,改善粉煤灰作為襯底的表面性質(zhì),從而提升粉煤灰表面結(jié)晶包覆性能。其主要研究?jī)?nèi)容如下:利用潤(rùn)濕性能調(diào)控方法,以粉煤灰的接觸角大小作為衡量調(diào)控處理效果的指標(biāo),詳細(xì)分析了反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,氫氧化鈣用量(相對(duì)于絕干粉煤灰用量),攪拌速度,固液比等因素對(duì)粉煤灰潤(rùn)濕性調(diào)控的影響。在最佳工藝條件下,通過(guò)SEM,XRD,BET比表面積與孔徑分布,紅外等手段對(duì)粉煤灰進(jìn)行分析表征,以解釋其潤(rùn)濕性變化的原因。然后,在粉煤灰的非均勻成核包覆改性過(guò)程中調(diào)控潤(rùn)濕性,進(jìn)一步探討潤(rùn)濕性對(duì)非均勻成核過(guò)程的影響。最后,對(duì)改性后的粉煤灰的紙張加填性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其主要結(jié)果與結(jié)論如下:經(jīng)過(guò)調(diào)控處理,粉煤灰的表面潤(rùn)濕角為64.32°,相對(duì)于原始粉煤灰(接觸角為79.87°)降低了19.47%。因此,調(diào)控處理后的粉煤灰具有良好的表面潤(rùn)濕性能。粉煤灰表面微孔結(jié)構(gòu)增加,粗糙性能增強(qiáng);表面生成大量親水性硅鋁鈣組分鹽類,極性羥基基團(tuán)增加,這些都直接引起粉煤灰表面潤(rùn)濕性能的提升。經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化確定的最佳調(diào)控工藝為溫度85℃,反應(yīng)時(shí)間5h,氫氧化鈣用量26%(相對(duì)于絕干粉煤灰用量),反應(yīng)液固比10:1,攪拌速度550rpm。經(jīng)潤(rùn)濕性能調(diào)控處理后,碳酸鈣在粉煤灰表面非均勻形核生長(zhǎng)能力增強(qiáng)。在非均勻成核過(guò)程中作為結(jié)晶襯底的作用明顯改善。非均勻成核包覆效果增強(qiáng),經(jīng)潤(rùn)濕調(diào)控后制備的改性粉煤灰平均粒徑為14.6μm,高于原始改性粉煤灰平均粒徑;白度上升至64.89%ISO,較原始改性粉煤灰提高了5個(gè)多點(diǎn)。經(jīng)潤(rùn)濕性調(diào)控的改性粉煤灰襯底與包覆層結(jié)合強(qiáng)度上升。與未經(jīng)潤(rùn)濕性調(diào)控的改性粉煤灰相比,經(jīng)潤(rùn)濕性調(diào)控后的改性粉煤灰用于紙張加填后,紙張的光學(xué)性能、強(qiáng)度性能、塵埃度以及留著率均有明顯提升。
【圖文】：

在第一章中的相關(guān)研究進(jìn)展中已經(jīng)知道襯底對(duì)非均勻成核的發(fā)生與進(jìn)行具有重要的影響。Wenzel 模型理論能夠比較完整地解釋非均勻成核襯底的表面性質(zhì)。該理論引入界面粗糙度因子f來(lái)解釋晶體在實(shí)際的粗糙界面非均勻形核生長(zhǎng)的過(guò)程（如圖1-2所示），彌補(bǔ)了經(jīng)典形核理論中對(duì)基底界面的微觀結(jié)構(gòu)的忽略。圖 1-2 粗糙界面上的非均勻形核生長(zhǎng)[67]Wenzel 模型理論[68]在總結(jié)經(jīng)典形核理論的基礎(chǔ)之上給出了粗糙界面表觀潤(rùn)濕角θ*與本征潤(rùn)濕角θ的關(guān)系式（2-1）和非均勻形核功與界面潤(rùn)濕性的關(guān)系式（2-2）。（2-1）式中 f 為基底界面的粗糙度因子，為實(shí)際表面積與投影面積之比。（2-2）關(guān)系式 2-1 中解釋了晶體在基底界面上的潤(rùn)濕性能受基底界面的粗糙度影響，在關(guān)系式 2-2 中解釋了粗糙界面的潤(rùn)濕性與非均勻形核功的關(guān)系。Wenzel 模型重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了非均勻成核中作為異相成核的襯底的表面性質(zhì)對(duì)于非均勻形核生長(zhǎng)的影響。襯底表面的潤(rùn)濕性能將會(huì)影響非均勻形核發(fā)生的難易程度，而表面的粗糙性又將對(duì)襯底表面的潤(rùn)濕性能產(chǎn)生一定的影響。Wenzel 模型下將襯底表面分為可潤(rùn)濕和不可潤(rùn)濕兩個(gè)類型：對(duì)于可潤(rùn)濕界面，襯底的存在能夠降低非均勻形核的形成功，同時(shí)提高襯底表面的粗糙度，，將有利于非均勻形核形成與生長(zhǎng)；對(duì)于不可潤(rùn)濕界面，則應(yīng)該降低表面的粗糙度進(jìn)而提高在其表面的非均勻形核發(fā)生生長(zhǎng)。因此，結(jié)合現(xiàn)有的碳酸鈣未能在粉煤灰表面完全包覆，粉煤灰表面部分裸

定相交界處界面和固體界面的夾角的角度測(cè)量法接觸角的三角函數(shù)獲得結(jié)果的長(zhǎng)度測(cè)量法；第三，根據(jù)力與角度的關(guān)系式得到結(jié)果的力測(cè)量法。法。在測(cè)量分析過(guò)程中，角度測(cè)量法，長(zhǎng)度測(cè)量觸角測(cè)量，而透過(guò)測(cè)量法主要用于固體粉末接觸定粉煤灰的接觸角。過(guò)測(cè)量法是基于粉體顆粒之間的空隙而形成的毛裝入特制的玻璃管（底部密封，只能透過(guò)液體而部接觸到液體時(shí)，液體經(jīng)顆�？障端纬傻拿�(xì)高度，借助于公式 h=-2γcosθ/ρgr，式中 r 表示管半徑。但通常情況下該 r 值的大小無(wú)法直接測(cè)量液體進(jìn)行參照實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X705;TS727.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 樊慧明;李哲;王命;蔣心靈;劉建安;;煤粉灰的PCC包覆改性增白的研究[J];紙和造紙;2015年10期

2 樊慧明;劉萍;王命;袁雨辰;劉建安;;煤粉灰煅燒除炭增白的研究[J];紙和造紙;2015年08期

3 李桂芹;;粉煤灰活性的激發(fā)方式及使用現(xiàn)狀[J];廣東化工;2014年18期

4 范玉敏;錢學(xué)仁;;粉煤灰用作造紙?zhí)盍系难芯縖J];中國(guó)造紙;2012年04期

5 鄭浩勇;王猛;王修星;黃衛(wèi)東;;基于Wenzel模型的粗糙界面異質(zhì)形核分析[J];物理學(xué)報(bào);2011年06期

6 朱森鋒;王猛;張瑩;黃衛(wèi)東;;粗糙鋁片表面NH_4Cl晶體形核特性研究[J];鑄造技術(shù);2010年04期

7 賀磊;陳均志;王永昌;;粉煤灰纖維/NR復(fù)合材料的制備與性能研究[J];橡膠工業(yè);2010年02期

8 蘇芳;陳均志;;造紙用粉煤灰纖維的性質(zhì)及其漂白工藝研究[J];中國(guó)造紙;2009年11期

9 王建;李惠霞;;粉煤灰瀝青混合料的路用性能研究[J];粉煤灰綜合利用;2009年05期

10 白召軍;張利萍;趙亞ZT;張冰;;粉煤灰制備沸石分子篩的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊靜;煤塵的潤(rùn)濕機(jī)理研究[D];山東科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 齊亞楠;基于非均勻成核調(diào)控的碳化修飾法制備粉煤灰基復(fù)合造紙?zhí)盍蟍D];華南理工大學(xué);2018年

2 王學(xué)琴;碳酸鈣結(jié)晶式包覆改性粉煤灰的研究[D];華南理工大學(xué);2017年

3 王碩;粉煤灰填料的改性及其在造紙中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2016年

4 張娟娟;粉煤灰（顆粒）填充MC尼龍復(fù)合材料的研究[D];南京理工大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2665389