粉煤灰（fly ash,FA）是我國最大的工業(yè)固體廢棄物排放源之一。提高粉煤灰的利用率,實(shí)現(xiàn)粉煤灰的資源化利用,一直是固廢資源化應(yīng)用領(lǐng)域的熱門研究。由于粉煤灰的化學(xué)組分和物理性質(zhì)與造紙?zhí)盍细邘X土相似,用其作為造紙?zhí)盍弦渤蔀榱水?dāng)下重要的研究方向。然而,粉煤灰白度低的特性限制了其在造紙行業(yè)中的應(yīng)用。本論文采用堿熔水熱改性法和碳化包覆法對(duì)粉煤灰的多層殼包覆,提高粉煤灰的白度性能,以實(shí)現(xiàn)粉煤灰在紙張中的加填應(yīng)用。首先,分別從微觀結(jié)構(gòu)、物相分析和化學(xué)組分對(duì)這批粉煤灰的物理和化學(xué)特性進(jìn)行相關(guān)的分析;采用高溫除炭和酸性除鐵對(duì)原始粉煤灰進(jìn)行預(yù)處理研究。重點(diǎn)研究了不同溫度下粉煤灰白度性能的變化、燒失量以及發(fā)生的相關(guān)化學(xué)反應(yīng);然后,根據(jù)Box-Benhnken設(shè)計(jì)原理,采用響應(yīng)曲面法重點(diǎn)探討并優(yōu)化了HCl濃度、酸浸時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)粉煤灰白度性能的影響。結(jié)果表明,溫度在600℃時(shí),粉煤灰里面的游離炭粒得到了有效的去除,其白度增加到38.27%ISO。因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)溫度過高則會(huì)導(dǎo)致粉煤灰中的低價(jià)態(tài)含鐵物質(zhì)過多氧化,影響粉煤灰的白度性能。在此基礎(chǔ)上,加入鹽酸,去除粉煤灰中的大部分含鐵物質(zhì),減少這些物質(zhì)對(duì)后續(xù)改性實(shí)驗(yàn)... 

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

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

013-2017年中國粉煤灰的總產(chǎn)量Fig.1-1ThetotaloutputofflyashinChinafrom2013to2017

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-2固廢粉煤灰污染過程的示意圖[4]Fig.1-2Schematicdiagramofsolidwasteflyashpollutionprocess20世紀(jì)20年代以來，許多國內(nèi)外學(xué)者就開始致力粉煤灰資源化利用的研究，主要集中在建筑材料（如波特蘭水泥、混凝土）[5-8]、污水處理[9-11]、礦物提取[12,13]、土壤改良[14,15]等領(lǐng)域，并取得了一定的突破，但在這些領(lǐng)域，仍存在粉煤灰利用率低、處理成本過高、附加值過低等一系列問題。據(jù)中國官方報(bào)道，粉煤灰的實(shí)際利用率已達(dá)67%，而根據(jù)綠色和平組織報(bào)道[4]：我國粉煤灰的利用率僅為30%，與國外的一些發(fā)達(dá)國家相比[16]，仍有比較大的差距。例如，在歐盟，粉煤灰的利用率已高達(dá)90%以上。無論怎樣，仍存在大量的粉煤灰亟待解決處理。因此，我國急需為粉煤灰的資源化利用拓展新的途徑，提高粉煤灰的利用率，以實(shí)現(xiàn)我國“無廢城市”的建設(shè)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。1.2粉煤灰的物理和化學(xué)性質(zhì)1.2.1粉煤灰的物理性質(zhì)粉煤灰的顏色一般主要為黑色或者黑灰色，這主要是由于粉煤灰中含有大量未燃燒的炭粒所致。粉煤灰顆粒形狀不大相同，粒徑范圍大，一般在0.5-300.0μm[17],容重范圍為1.0-1.8g/mL[18]，密度大多為2.1-2.6g/mL[19]，粉煤灰在高溫的過程中，由于煤粉表面張力的作用，大部分顆粒呈現(xiàn)微球狀，表面極不均勻，微孔較少，凸凹不平，部分在熔融狀態(tài)下相互碰撞形成表面粗糙，棱角有很多的蜂窩狀粒子聚合態(tài)，故粉煤灰具有很

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文10較高，結(jié)構(gòu)緊密，具有潛在的火山灰性質(zhì)。需要通過物理或化學(xué)激發(fā)，才能使粉煤灰具有活性，參與反應(yīng)。粉煤灰中含量最多的化學(xué)組分為酸性氧化物，且粉煤灰淺層的玻璃相物質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密，酸液難以進(jìn)入。因此在堿性環(huán)境中才更容易激發(fā)粉煤灰的活性。玻璃相的化學(xué)鍵主要是以Si-O和Al-O鍵為主�；谇叭说难芯堪l(fā)現(xiàn)，這些化學(xué)鍵易受OH-的影響，Si-O-Al發(fā)生斷裂，從而使玻璃體網(wǎng)絡(luò)聚合體的聚合度下降，表面形成游離的不飽和活性鍵，易于與強(qiáng)堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些堿性的激發(fā)，致使粉煤灰表面部分物質(zhì)溶出，從而粉煤灰的表面更加粗糙，改變粉煤灰表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。Holler等人[73]在1985年成功利用粉煤灰合成分子篩。人工合成的分子篩，由于晶體的結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)對(duì)外在的光線的入射和反射等產(chǎn)生改變，致使分子篩外在的顏色為白色，根據(jù)這一性質(zhì)和特點(diǎn)，可為我們進(jìn)一步提高粉煤灰的白度提供了很好的借鑒。粉煤灰合成分子篩，經(jīng)過不斷的發(fā)展，目前存在較為完善的分子篩合成工藝，如圖1-3所示，其中主流的合成工藝研究工作將在下文闡釋。圖1-3分子篩合成的主要工藝流程及其改進(jìn)工藝Fig.1-3Themaintechnologicalprocessofmolecularsievesynthesisanditsimprovedprocess（1-1）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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