探析粉煤灰改性及改性粉煤灰除氟性能研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20061159硕士学位论文（类别：全日制硕士研究生题目：粉煤灰改性及改性粉煤灰除氟性能研究英文题目：StudyontheModificationofFlyAshandRemovalofFluorideinAqueousSolutionUsingModifiedFlyAsh研究生：卢俊学科名称：化学工艺指导教师：李彩虹副教授二○○九年六月摘要粉煤灰是电厂排放的废弃物，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等，这些物质易与大多数吸附质发生物理或化学反应，因而粉煤灰应具有一定的吸附性能。但大量研究结

2、果表明，粉煤灰成分复杂、未经处理的粉煤灰吸附性能普遍不佳，有必要对其进行改性处理。本文对粉煤灰进行改性处理，制备用于脱除水溶液中氟离子的高效吸附剂。首先对粉煤灰进行了改性方法的探索，筛选适宜的粉煤灰改性方法；采用静态吸附法，考察了粉煤灰改性条件及吸附操作条件如反应时间、反应温度、溶液pH值、吸附剂用量等因素对改性粉煤灰对氟离子吸附容量的影响，并对粉煤灰改性机理及改性粉煤灰对氟离子的吸附热力学和动力学进行了研究，主要研究结果如下：(1)以改性后的粉煤灰对溶液中氟离子的吸附容量为依据，探索用于脱除水溶液中氟离子的改性粉煤灰的制备方法。结果表明，超

3、声波辅助硫酸复-合改性所得粉煤灰对F的吸附效果较好；(2)通过对超声波辅助硫酸改性粉煤灰制备工艺的考察，得出超声波辅助硫酸复合改性粉煤灰适宜制备条件；在对原灰及改性粉煤灰的X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征结果的基础上，初步分析了粉煤灰改性机理。结果表明硫酸溶液浓度、干燥温度对改性粉煤灰的吸附容量影响比较大。经超声波辅助硫酸作用，粉煤灰的Si-Al网络聚合结构被破坏，使粉煤灰颗粒内部可溶性Si、Al、Fe转变为活性物质，出现Ca、Fe的晶相，形成了Si-O-Fe、Al-O-Fe结构。同时

4、，在超声波环境中，硫酸对粉煤灰的腐蚀作用被加强，使粉煤灰表面变得凸凹不平，比表面积有所增加；-(3)通过考察操作条件对粉煤灰对溶液中F的吸附容量的影响，确定了-改性粉煤灰用于脱除溶液中F适宜操作条件。结果表明：含氟水浓度、温度和pH值对吸附容量的影响较大；--(4)改性粉煤灰对F的吸附热力学和动力学研究表明，改性粉煤灰对F的吸附过程属于H(Highaffinity)型吸附等温方程，符合Langmuir吸附等温式。关键词：粉煤灰；改性；吸附；氟AbstractFlyash,awasteproductofcoalcombustionintherm

5、alpowerplants,consistsmainlyofsilica,alumina,andironoxide.Physicalorchemicalreactionsoccurbetweentheseoxidesandmanycompounds,whichprovethatflyashmightappearsomeadsorptionproperties.However,itisconcludedbyotherstudiesthatflyashwon’tshowstrongadsorptioncapacityunlessitistreat

6、edoractivatedforitscomplexconsistentandnetworkstructure.Inthispaper,highefficientadsorbentwaspreparedbysomemethodsofmodificationusingflyashasrawmaterials.Methodsofmodificationofflyashwerediscussedtoselectanappropriatedmethod.Conditionsofmodificationofflyashandoperatingmetho

7、dsofadsorption,suchasreactiontime,temperature,pHanddosage,wereinvestigated,basedontheinfluencesofconditionsontheadsorptioncapacity.Thethermodynamicsandkineticsintheprocessofadsorptionoffluorideonmodifiedflyashhavebeenanalyzed.Themainresultswereasfollows:(1)Themodificationme

8、thodsofflyashwereinvestigatedtoprepareadsorbentwithgoodabilitytoremovefluoridefrom