酸预处理对稻壳金属杂质的浸出及稻壳灰性能影响研究

摘要

稻壳是自然界中产量巨大的一种生物质资源，其中含有10％-21%SiO2，且呈无定形结构。稻壳灰（Rice Husk Ash，RHA）是稻壳的燃烧产物，SiO2含量达到90%以上，具有很高的活性，在工业上有着广泛的应用。研究表明，稻壳中的金属杂质和燃烧温度是影响稻壳灰品质的重要因素，对稻壳进行预处理可以除去稻壳中的金属杂质，得到更高活性及纯度的稻壳灰。
　　基于以上思路，本文以稻壳为原料研究酸预处理对稻壳内金属杂质的浸出以及稻壳灰特性的影响。具体研究方法为：5种不同的酸（盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸）在不同的浓度（0.05、0.1、0.5、1、1.5mol/L）下对稻壳进行不同时间（0.25、0.5、1、2、3h）的浸泡处理，并利用ICP-OES手段测量浸出液中金属杂质的含量从而得出金属杂质的浸出率，进而分析酸预处理条件对金属杂质浸出效果的影响；将处理后的稻壳在不同的温度（600、700、800、900℃）下在流化床内进行燃烧，利用SEM、BET、EDS等测试手段分析预处理及燃烧温度对稻壳灰微观形貌、比表面积、元素含量的影响。
　　首先，利用正交试验设计方法设计预处理条件对主要金属杂质K、Ca、Na的浸出率的影响试验，并对结果进行了极差和方差分析，得出预处理条件的最优水平组合：酸选择硫酸，并将柠檬酸作为对照，浓度选择0.5mol/L，预处理时间选择2h。其次，研究了酸浓度和预处理时间对K、Ca、Na浸出率的影响规律后得出：K、Ca、Na的浸出率随着预处理时间的升高而增大，当预处理时间为3h或更多时，离子浸出率基本不再变化；K、Ca的浸出率随着酸的浓度增加先增大后减小，浓度为0.5mol/L时浸出率最大，Na的浸出率随着酸的浓度的增加而减小。酸预处理可以增大稻壳灰的比表面积和微孔体积，并且减弱燃烧温度对比表面积和微孔体积的抑制作用；燃烧温度对酸处理后稻壳灰的元素含量并无太大影响。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外对稻壳预处理的研究现状及分析

1.3 问题提出

1.4 本文主要研究内容

第2章 酸预处理稻壳金属元素浸出的正交优化分析

2.1 引言

2.2 试验材料及测试设备

2.3 酸预处理稻壳效果验证试验

2.4 稻壳酸预处理试验

2.5 稻壳酸预处理正交试验结果分析

2.6 本章小结

第3章 酸预处理条件对稻壳内金属离子浸出的影响研究

3.1引言

3.2试验材料与实验方案

3.3 预处理时间对稻壳K、Na、Ca离子浸出率的影响规律

3.4 酸的浓度对稻壳K、Na、Ca离子浸出率的影响规律

3.5 本章小结

第4章 酸预处理对稻壳灰特性的影响研究

4.1 引言

4.2 试验设备及试验方案

4.3 测试设备

4.4 酸处理对稻壳微观结构的影响及分析

4.5 酸处理对稻壳灰微观结构的影响及分析

4.6 酸处理对稻壳灰比表面积的影响及分析

4.7 酸处理对稻壳灰内元素含量的影响及分析

4.8 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及其它成果

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