粉煤灰是我國最大的固體廢棄物排放源之一,全國每年產(chǎn)量近6億噸,且目前已有約20億噸的堆存量。粉煤灰的堆放將會直接或間接引發(fā)大氣、土壤、河流等一系列環(huán)境問題,同時造成極大的資源浪費。多年來,國內(nèi)外對于粉煤灰的利用多集中在建筑、道路、農(nóng)業(yè)等低附加值領域。由于粉煤灰具有和造紙行業(yè)用填料高嶺土相似的化學組成和獨特的表面孔洞結(jié)構(gòu),非常適合造紙加填,但是白度低,只能適用于一些低白度要求的紙種。本論文采用鼓泡碳化裝置,以粉煤灰、氧化鈣和CO2為原料,探索一種利用非均勻成核在粉煤灰表面結(jié)晶一層粒徑小而均勻的碳酸鈣晶體,得到一種改性粉煤灰作為造紙?zhí)盍稀１疚耐ㄟ^采用鼓泡碳化裝置,以改性粉煤灰白度、加填紙白度和塵埃度為粉煤灰改性效果的衡量指標,分析了粉煤灰粒徑、包覆結(jié)晶次數(shù)、消化溫度、攪拌速度、CO2通入速率、終點pH值、氫氧化鈣濃度、靜置時間等因素的影響,并通過正交實驗得到較佳的工藝條件。實驗表明當攪拌速度為500rpm/min,二氧化碳通入速率為0.15L/min,終點pH值為7,氫氧化鈣濃度為7%,改性后粉煤灰白度為62.27%ISO,改性粉煤灰加填紙白度為72.64%ISO,改性粉煤灰加填紙塵埃度為... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

非均勻成核過程外來襯底上冠形晶核的形成（r0為臨界晶核粒徑）

點 pH 值為 7.68，氫氧化鈣濃度為 7%。從表 3-14 的改性粉煤灰加填紙塵埃度極差分析，鼓泡碳化式改性粉煤灰的較佳工藝條件為：攪拌速度為 500rpm/min，二氧化碳通入速率為 0.15//min，終點 pH 值為 7，氫氧化鈣濃度為 7%（即試驗號 11 條件）。兩者較佳工藝條件在攪拌速度與終點 pH 值上存在差異，這可能是由于當攪拌速度較低時，碳酸鈣在析出晶體時可能導致部分粉煤灰上結(jié)晶生成較厚的包覆層，在剪切過程中容易脫落，在溶液中形成獨立的碳酸鈣自聚體，在宏觀上由于碳酸鈣自聚體的高白度在一定程度上彌補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，但是塵埃度卻沒有達到較佳狀態(tài)，因此綜上所述，選擇鼓泡碳化式改性粉煤灰的較佳工藝條件為：攪拌速度為 500rpm/min，二氧化碳通入速率為 0.15L/min，終點 pH 值為 7，氫氧化鈣濃度為7%（即試驗號 11 條件），此時改性粉煤灰白度達到 62.27% ISO，改性粉煤灰加填紙塵埃度為 350 個/m2，即在實驗手抄片上看到 7 個塵埃點。3.3.10 優(yōu)化工藝下改性粉煤灰表觀形貌觀察

圖 3-10 優(yōu)化工藝條件下改性粉煤灰掃描電鏡照片如圖 3-9 所示，兩張均為未改性粉煤灰在掃描電鏡下的照片，部分粉煤灰呈現(xiàn)多孔狀，未改性粉煤灰中存在的炭粒以及褐色的磁性顆粒物質(zhì)是影響粉煤灰白度的兩大主要因素，圖 3-10 為優(yōu)化工藝條件下碳酸鈣包覆改性粉煤灰的掃描電鏡照片，從圖中可以看到，在改性粉煤灰中存在三種形式的物質(zhì)，圖 a 顯示的是粉煤灰表面部分被包覆上了少量的碳酸鈣晶體，而局部區(qū)域因未能被包覆而裸露出來，這也是影響改性粉煤灰白度及加填紙塵埃度的一個重要原因。圖 b 顯示的是在改性粉煤灰填料顆粒中存在一些因碳酸鈣自聚體，粒徑大約在 2μm 以下，晶體形狀不規(guī)則，這些自聚體一方面可能是由于碳酸鈣自結(jié)晶而形成的，另一方面可能是由于部分粉煤灰表面結(jié)晶形成較厚的碳酸鈣晶體包覆層，在剪切力作用下容易脫落而游離于溶液中。圖 c 顯示的是粉煤灰顆粒表面被完好的包覆著碳酸鈣晶體，從圖中可以看出，改性粉煤灰表面的碳酸鈣晶體的粒徑及表觀形貌都呈現(xiàn)出不規(guī)整狀態(tài)，既有大片狀的晶體顆粒，又有呈現(xiàn)細長棒狀的晶體顆粒，還有一些小粒徑的不規(guī)則晶體顆粒。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]粉煤灰酸法制取氧化鋁“三廢”處理技術(shù)探討[J]. 姬學良,胡紅霞.  中國金屬通報. 2017(01)
[2]粉煤灰物性與資源化利用[J]. 朱萬信.  有色設備. 2016(04)
[3]低鐵含量粉煤灰化學除鐵增白的研究[J]. 樊慧明,王學琴,王命,蔣心靈,劉建安.  造紙科學與技術(shù). 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,蔣心靈,劉建安.  紙和造紙. 2015(10)
[5]煤粉灰煅燒除炭增白的研究[J]. 樊慧明,劉萍,王命,袁雨辰,劉建安.  紙和造紙. 2015(08)
[6]固體電解質(zhì)Li5La3Ta2O12包覆LiMn2O4的改性研究[J]. 彭紅建,曹遠尼,肖理紅,欒向峰,劉素琴.  中南大學學報(自然科學版). 2015(05)
[7]溶膠-水熱法制備納米SrTiO3及其表面包覆Al2O3的研究[J]. 王寧章,劉世豐,劉靜,容世龍.  材料導報. 2015(04)
[8]消化工藝參數(shù)對氫氧化鈣粒徑的影響[J]. 邱金鋒,王建.  中國造紙學報. 2014(04)
[9]煤粉灰分成渣特性對高爐噴吹煤粉性能的影響[J]. 孫忠貴.  山東冶金. 2014(05)
[10]粉煤灰在污水處理方面的應用研究[J]. 陳先秀,陳松嶺,崔瓊瓊,楊向超,徐崇輝,常加忠,王振領.  周口師范學院學報. 2013(05)

博士論文
[1]礦物粉體表面納米化修飾技術(shù)研究與應用[D]. 樊世民.清華大學 2004

碩士論文
[1]粉煤灰填料的改性及其在造紙中的應用研究[D]. 王碩.華南理工大學 2016
[2]不同形貌納米碳酸鈣的制備、改性及應用研究[D]. 李強.合肥工業(yè)大學 2014
[3]納米碳酸鈣的制備與表面改性研究[D]. 梁錦.浙江工業(yè)大學 2010
[4]石灰石制備輕質(zhì)及納米碳酸鈣的研究[D]. 趙東清.北京化工大學 2007



本文編號：2937370