粉煤灰的形貌、組成分析及其應(yīng)用.pdf

1、燃煤電廠的廢棄污染物——粉煤灰,具有較高的資源價值.《粉煤灰固定化絮凝劑的生產(chǎn)與染整污水處理研究》是廣東省重點攻關(guān)資助項目(編號:2003A3060302)和廣東省教育廳基金資助項目(編號:z02084).在掌握了掃描電鏡,能量色散譜等表面分析儀器操作及分析特性的基礎(chǔ)上,本文對粉煤灰及激活劑處理的粉煤灰進行了充分分析,解決了固定化絮凝劑制備的第一個技術(shù)難題,并在此基礎(chǔ)上開展了粉煤灰固定化絮凝劑制備的前期研究.本論文共分為三章.第一章利用

2、場發(fā)射電子顯微鏡、掃描電鏡/能量色散譜等儀器的二次電子成像、背散射電子成像及能量色散譜對粉煤灰的元素組成、形貌特征進行了較全面的分析.廣東沙角發(fā)電廠A機組排放的粉煤灰,是直徑在100nm~5um間的比較規(guī)則的球形半透明玻璃微珠,6~10顆相互聚集成較大粒團,元素組成為Si、Al、O、Cu、Zn、Mg、Ti、C、Fe、Ba等,以Si、O、Al為主,分別占21％、57％、15％左右,高含量元素O表明粉煤灰表面主要是SiO<,2>、Al<,2

3、>O<,3>.粉煤灰微粒的球形基體的表面不均勻地粘附著更小的球形顆粒,小球形顆粒與基體間有空隙和小孔.這些都是粉煤灰具有優(yōu)良吸附性的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).通過分析可知,粉煤灰顆粒是各種氧化物的隨機聚集體.第二章從開發(fā)粉煤灰的元素資源出發(fā),突破以堿為激活劑的傳統(tǒng)方法,用少量酸,在不破壞粉煤灰吸附性能的情況下,生成少量傳統(tǒng)絮凝劑——鋁鹽和鐵鹽,作為粉煤灰固定化絮凝劑的活性絮凝點.利用表面分析儀器比較了與HCl、HNO<,3>、HClO<,4>

4、、H2SO<,4>四種酸反應(yīng)后粉煤灰的形貌、組成及主要產(chǎn)物.酸與粉煤灰的固相反應(yīng)過程是逐層剝蝕,溶解鐵鋁氧化物及其它金屬氧化物的過程.H<,2>SO<,4>優(yōu)先與粉煤灰中的Fe、Al氧化物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),產(chǎn)物在二次離子水的作用下,可結(jié)晶成較純的Fe<,2>(SO<,4>)<,3>、Al<,2>(SO<,4>)<,3>晶體.H<,2>SO<,4>的轉(zhuǎn)化率達90.9％.傅立葉紅外光譜圖顯示,H<,2>SO<,4>與粉煤灰反應(yīng)中所釋放的反應(yīng)熱

5、使晶型二氧化硅受到破壞,其晶型二氧化硅的特征峰消失,而其它三種酸無此效果(HCl、HNO<,3>、HClO<,4>).常溫下粉煤灰中氧化鐵、氧化鋁與H<,2>SO<,4>反應(yīng)的最佳時間均為9h.高溫下H<,2>SO<,4>與粉煤灰的反應(yīng),當(dāng)溫度達到200℃以上時,可在粉煤灰上形成塊狀結(jié)晶;250℃的結(jié)晶明顯多于200℃;250℃下的最佳處理時間為1h.在此基礎(chǔ)上,進一步從反應(yīng)的吉布斯自由能和反應(yīng)熱的變化,探討了H<,2>SO<,4>與粉

6、煤灰的反應(yīng)機理.由熱力學(xué)數(shù)據(jù)可知各氧化物均易與H<,2>SO<,4>反應(yīng),即使較穩(wěn)定的莫來石(3Al<,2>O<,3>·SiO<,2>)也一樣.因此,H<,2>SO<,4>可有效地與鋁鐵氧化物反應(yīng),又不明顯破壞粉煤灰的玻璃微珠,為粉煤灰的最佳激活劑,解決了粉煤灰固定化絮凝劑制備過程的第一個技術(shù)難題.第三章初步研究了粉煤灰固定化絮凝劑的制備.以固相反應(yīng)粉煤灰為主要原料,采用微波法將聚合氯化鋁等絮凝劑均勻地摻加到粉煤灰中,與粘結(jié)劑、給水劑一