【科普】粉煤灰改性
发布日期：2016-8-5 14:07:01 点击次数：
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粉煤灰主要成分是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，颗粒多呈多孔型蜂窝状组织，单个粉煤灰颗粒的粒径范围为0.5~300μm，真密度为（2.0~2.3）×103kg/m3，堆积密度为550~658kg/m3，孔隙率为60%~75%，比表面积可达2500~5000m2/kg，并且含有大量的活性反应点可以与吸附质发生化学吸附和物理吸附，所以常常用作水处理当中的絮凝剂和吸附剂。粉煤灰作为吸附剂能够去除废水中的重金属离子、有机物等。为了提高粉煤灰的吸附能力，可以对粉煤灰进行改性处理。酸改性粉煤灰的制备是采用酸浸（溶）法，所采用的酸有：硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸或采用一定比例的混合酸（盐酸和硫酸），经酸处理后的粉煤灰颗粒表面变得粗糙，颗粒表面出现了许多大的空洞，增加了颗粒的比表面积。根据废水处理的吸附理论，吸附剂比表面积越大，吸附效果越好。因此，经酸改性的粉煤灰的吸附能力较强。由于粉煤灰成分含有Al2O3、CaO、Fe2O3等金属氧化物，酸浸的结果使这些金属氧化物与酸反应，产生了铁和铝的硫酸盐、氯化物等具有较强吸附和凝聚作用的无机盐。而粉煤灰颗粒又可作为絮凝体的载体，提高了混凝沉降速度，有利于沉淀物的处理。特别是硅酸凝胶的存在，对悬浮颗粒能进行网捕，有利于絮凝吸附架桥作用。粉煤灰颗粒悬浮体由于密度较大，在废水中沉降性能较好，具有较快的混凝沉降速度。碱改性粉煤灰的制备是采用氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠等强碱对粉煤灰颗粒表面进行活化改性。粉煤灰未经处理时，表面比较光滑致密，CaO处理后的粉煤灰，其表面形成了类似棉质絮状物质，并产生了空洞，增大了粉煤灰的比表面积和吸附性能。粉煤灰中的SiO2、Al2O3等虽具有化学活性，但这种活性是潜在的，要靠Ca(OH)2等碱性物质来激发其活性，破坏粉煤灰所具有的致密玻璃态结构和表面保护层，使其内部可溶性Al2O3、SiO2的活性被释放出来，使它们进行水化反应，产生二次水化产物，使粉煤灰中玻璃体的Si-O、Al-O键在水化反应中快速断裂，从而大大提高了粉煤灰的吸附能力。改性后的粉煤灰表明含有大量Al3+等，具有较高正电荷，对原水中悬浮颗粒表面具有强烈的吸附性，可有效地降低或消除水中悬浮物体的电位，压缩双电层，使其脱稳，并水解成多种多核络合物，电荷随着缩聚反应的进行不断升高，使絮凝向更有利于除去水中悬浮物的方向进行。通常使用的这类改性剂有聚二甲基二烯丙基氯化铵、溴化十六烷基三甲铵、溴化四甲铵等，这类化学剂能破坏粉煤灰稳定的网络体结构或改变粉煤灰的表面性质以增加粉煤灰的反应活性。将粉煤灰超细研磨，增加活性和反应点，对于提高粉煤灰吸附性也很有效。
