用粉煤灰制备硅铝气凝胶及其性能研究

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1、西南科技大学硕士研究生毕业论文第1页摘要粉煤灰是目前世界上排放量最大的工业废料之一，其堆放占用大量土地，造成严重环境问题，而粉煤灰富含多种矿物和金属氧化物，若能有效地提取利用，不但能解决污染环境问题，又能化废为宝，具有显著的经济、环境效益。本文探索了以富含硅铝元素的工业废渣粉煤灰为原料，常压制备硅铝气凝胶的可行性。以粉煤灰为原料制备复合气凝胶在国内外还未见报道。本文采用了碱熔法使粉煤灰中的不溶组分最大可能地转变为可溶或酸溶性成分，研究了粉煤灰与碱(碳酸钠)的比例、煅烧温度、保温时间、盐酸的用量等对粉煤灰熔融物溶解性能的影响规律；溶解、过滤后的胶

2、体溶液的胶凝时间、老化时间、表面改性剂的选择和用量、干燥温度、干燥时间等因素对生成的气凝胶性能的影响；对Si02．A1203气凝胶的化学成分、热稳定性、堆积密度进行了研究，同时采用X射线衍射、热重．差热分析仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱、N2吸附．脱附等手段对所制备的Si02．A1203气凝胶进行了表征。实验结果表明：以粉煤灰为原料，常压干燥制备复合Si02．A1203气凝胶是可行的。粉煤灰的煅烧制度确定为灰碱配比为0．8，煅烧温度为900℃，煅烧时间为90min；在溶胶．凝胶过程中，粉煤灰煅烧物的粉磨细度为25lam，溶解粉煤灰煅烧物所用盐酸的

3、浓度为5mol／L，缓慢加入，粉煤灰煅烧物和HCl反应温度为40℃，调节溶胶的pH值为9．10使之凝胶；凝胶的老化干燥处理过程中，采用体积比为10％三甲基氯硅烷／无水乙醇混合溶液作为老化溶液，老化温度为40℃，老化时间为48h，干燥温度为90℃，干燥时间为96h。最终的Si02．A1203复合气凝胶是由Si02纳米颗粒组成的非晶网络和A1203晶体共同构成的纳米多孔结构，具有高的比表面积和窄的孔径分布。所制备的Si02．A1203气凝胶性能良好，结构较完整，比表面积可以达到225m2／g，平均孔径为9nm。关键词：粉煤灰；Si02一A1203气

4、凝胶；常压干燥西南科技大学硕士研究生毕业论文第

5、I页AbstractFlyash，whichpilesuplargeamountsofland，causesseriousenvironmentalproblems，isoneofthelargestindustrialwasteemissionintheworldnow．Meanwhileflyashisrichinavarietyofmineralsandmetals，especially，aluminium，silica，etc．Ifextractedeffectively,changedt

6、osourceofmaterialpreparation，itcannotonlysolvethepollutionproblems，butalsobechangedintotreasure，whichhassignificanteconomicalandenvironmentalbenefits．Inthearticle，Feasibilityisexploredthatindustrialwaste-flyashrichinSi-A1asrawmaterialisinthepreparationofSi02一A1203compositeae

7、rogelswithambientpressuredrying．Ithasnotbeenreportedthatflyashasrawmaterialinthepreparationofeompositeaerogelsathomeandabroad．Inthepaper，alkalifusionmethod，itisusedtochangeinsolubleconstituentsofflyashtosolubleoracid·solubletothegreatestextent．Duringtheexperiments，whichresea

8、rchtheimpactoftheratioofflyashandsodiumcarbonate、calcinationtemperature、durationtime、theamountofhydrochloricacidonthedissolutionofflyash；andgeltimeofcolloidalsolutionafterdissolvedandfiltered；theimpactofagingtime，surfacemodifierselectionanddosage，dryingtemperature，dryingtime

9、elatontheperformanceofaerogel；thechemicalcomposition、thermalstability、packi