粉煤灰的结构特性与改性技术及其在废水处理中的应用

摘要

本文论述了粉煤灰的研究现状及合成沸石的主要方法和机理，主要是通过合成沸石物质来改性粉煤灰。通过XRD分析，桂林某电厂粉煤灰结晶相主要是石英和莫来石，大部分为无定型，具有较强的化学活性。通过扫描电镜对其形貌分析，此粉煤灰的晶体形貌为珠状颗粒。粉煤灰主要成分为SiO<,2>和Al<,2>O<,3>,其含量达到75％以上，其SiO<,2>/Al<,2>O<,3>为1.8，比较适合改性制备沸石物质。 利用碱熔融法对粉煤灰进行改性合成沸石，通过x射线和电镜扫描分析，有沸石物质合成，碱熔融合成法改性粉煤灰，取得良好的成果，原状粉煤灰与Na<,2>CO<,3>的质量比为1:2；所用NaOH的浓度为1mol/L；老化晶化温度为100℃。得到的最优改性产品对浓度为20mg/L的Cu<'2+>模拟废水的吸附率达97％。 利用微波辐射加热改性粉煤灰合成反应可得到NaPI单种沸石，其转化率为15～35％。反应中15分内即有沸石生成，30min时粉煤灰转化率达到最大。相对最优合成参数为：溶液粉煤灰比为3，NaOH浓度为2mol/L，合成温度为80～100℃，合成时间为30min，沸石转化率为35％。 采用微波加热改性粉煤灰合成沸石，因时间短，不利于早期成核，也不利于使反应达到完全，在反应体系中，晶核的形成、晶体的生长速率、粉煤灰转化为沸石率等受多种因素控制。 酸法改性并没有新的矿物相产生，但是粉煤灰表面结构遭到破坏，使其千疮百孔，提高了粉煤灰的孔隙率和比表面积，使其吸附能力大幅度提升。 用合成沸石处理含重金属离子废水，60分钟左右，可使废水中的重金属离子去除率达96％以上，达到吸附平衡。用合成沸石处理含重金属离子废水的去除率大小随合成沸石用量增加而增加，用量愈大去除率愈大，用量愈小，去除率愈小。同等条件下，处理重金属离子废水，从粉煤灰合成沸石的去除率比粉煤灰高。合成沸石产品净化重金属废水机理包括，合成沸石的阳离子吸附，残留的粉煤灰的物理化学吸附和碱的化学沉淀作用，其中吸附作用占主要的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1粉煤灰的研究现状

1.1.1粉煤灰的形成

1.1.2粉煤灰的化学组成和结构

1.1.3粉煤灰的矿物组成

1.1.4粉煤灰的危害

1.2粉煤灰的活性

1.2.1影响粉煤灰活性的因素

1.2.2提高粉煤灰活性的方法

1.2.3评定粉煤灰火山灰活性的方法

1.3沸石与粉煤灰组成比较

1.4粉煤灰合成沸石进展

1.4.1传统的合成工艺

1.4.2粉煤灰合成沸石工艺流程

1.4.3粉煤灰合成沸石的方法

1.4.4粉煤灰合成沸石材料机理研究

1.5粉煤灰合成沸石研究进展

1.6粉煤灰在环保中的应用

1.7粉煤灰的其他应用

1.8本论文的研究思路

第二章试样研究

2.1化学成分

2.2微结构特征

2.3粉煤灰的矿物学

2.4粉煤灰的物理性质

第三章粉煤灰的改性研究

3.1利用碱熔融合成法合成沸石

3.1.1实验材料及仪器

3.1.2工艺流程

3.1.3沸石的结构与物理参数的分析

3.1.4参数分析

3.2利用微波加热法合成沸石

3.2.1微波加热合成概述

3.2.2实验材料及方法

3.2.3实验结果及分析

3.2.4实验影响因素分析

3.2.5微波加热反应的机理

3.3酸法改性

3.4 小结

第四章合成沸石在废水处理中的应用

4.1废水处理的方法

4.1.1吸附法

4.1.2化学法

4.1.3生化法

4.1.4其他方法

4.2实验材料与方法

4.2.1实验材料

4.2.2实验设备

4.2.3实验方法

4.2.4实验步骤

4.2.5实验结果及分析

4.3用合成沸石处理重金属废水机理分析

4.4 小结

第五章结论

致谢

参考文献

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