【正文】 改性粉煤灰對染料的吸附研究畢業(yè)論文目 錄1前言.....................................................................1 ..........................................................1 ...................................................1 ...................................................1 ...................................................2 ...........................................5 ....................................................6 .........................................................6 .........................................................7 .........................................................7 .................................................8 .......................................................8 改性粉煤灰的應(yīng)用 ...................................................9 .............................................9 ............................................10 ............................................10 ...........................................................11 .......................................................11 ................................................11 ..........................................12 ...................................................12 實驗的意義和內(nèi)容 ..................................................142實驗....................................................................15 ...................................................16 ...........................................................16 ...........................................................17 ............................................17 ..............................................18 ..........................................18 ..................................18 ..............................................18 ........................................183結(jié)果與討論..............................................................20 ...............................................20 .......................................21 .........................................22 ...................................................23 .......................................................24 ...........................................................25 PH值 ..........................................................264結(jié)論....................................................................28謝辭 .....................................................................29參考文獻 .................................................................30外文資料 .................................................................32唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計01 前言粉煤灰的綜合利用，變廢為寶，既是利在當(dāng)代、功在千秋的大事，也是具有經(jīng)濟、環(huán)境和社會綜合效益的好事。1983 年以來，國家把資源的綜合利用作為經(jīng)濟建設(shè)中的一項重大技術(shù)經(jīng)濟政策，并把粉煤灰作為資源綜合利用的突破口，同時制定了一些具體政策和措施，使粉煤灰利用工作得到了蓬勃的發(fā)展。但隨著電力工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，粉煤灰的排放量將進一步增大，因此搞好粉煤灰的綜合利用工作，仍然是一項非常艱巨而緊迫的工作 [1]。 粉煤灰概述 粉煤灰的形成粉煤灰是一種似火山灰質(zhì)混合材料，主要是以煤為燃料的火力發(fā)電廠排出的固體廢棄物。煤粉燃燒時，隨煙氣從鍋爐尾部排出的，主要經(jīng)除塵器收集下來的固體顆粒即為粉煤灰，簡稱飛灰 [1]。粉煤灰實際上是煤的非揮發(fā)物殘渣，它的形成過程大致如下:首先，煤粉被噴入爐膛中，一些氣化溫度較低的揮發(fā)分就自煤灰內(nèi)不斷逸出，并燃燒發(fā)熱，煤粉由于揮發(fā)分的外逸變?yōu)榫哂幸恍┛紫兜念w粒；隨著燃燒的發(fā)展，煤粉又進一步成為多孔性碳粒(焦碳)。其次，伴隨著多孔性碳粒中有機物的燃燒和煤粉溫度的升高，煤粉內(nèi)的高嶺土脫水分解為氧化鋁及氧化硅；硫化鐵則分解為氧化鐵同時釋放出三氧化硫。因此，會有一定量的無機物夾雜在多孔碳粒中，待碳分完全燃燒后，殘存的顆粒即變?yōu)槎嗫撞Ａw，其形貌仍保持著原有的不規(guī)則狀態(tài)，但其比表面積明顯的小于多孔碳粒。第三，隨著燃燒的進一步進行，多孔玻璃體逐步收縮熔融，其孔隙率不斷降低，粒徑不斷變小，圓度不斷提高。不同密度和粒度的灰粒具有顯著的化學(xué)和礦物學(xué)方面的特征差異，小顆粒一般比大顆粒更具玻璃性和化學(xué)活性。最后，在燃燒后最終形成三種固體產(chǎn)物的總和，包括：①漂灰，是從煙囪中漂出來的細灰；②粉煤灰，是煙道氣體中收集的細灰；③爐底灰，是從爐底中排出的爐渣中的細灰。燃燒后的灰渣，因原煤灰分含量不同，一般占原煤質(zhì)量的 15%～40%，其中從煙道排出、主要經(jīng)除塵器收集下來的固體顆粒，約為灰渣總質(zhì)量的 70%～85% [2]。 粉煤灰的危害粉煤灰作為電力工業(yè)固體廢棄物的一種，具有不可稀釋性、呆滯性和長期潛在性等固廢的通性。其危害具體表現(xiàn)在以下幾方面 [3]：（1）侵占大量土地　　廢棄的粉煤灰不加利用就需占地堆放，堆積量越大，占地越多。至 2022年底，我國堆存量高達 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計150～ 萬畝。粉煤灰渣堆存量還在繼續(xù)增長，也就侵占了越來越多的土地，從而直接影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市環(huán)境衛(wèi)生。（2）污染水體　　粉煤灰隨天然降水流進入河流、湖泊，或因較小顆粒隨風(fēng)飄遷而落入河流、湖泊造成地面水被污染；粉煤灰隨滲瀝水滲到土壤中，進入地下水，使地下水受污染。（3）破壞土質(zhì)、污染土壤　　粉煤灰經(jīng)過雨淋、風(fēng)化，產(chǎn)生高溫、毒水或其他反應(yīng)，能殺傷土壤中的微生物和動物，降低土壤微生物的活動，并能改變土壤的成分和結(jié)構(gòu)，使土壤被污染。粉煤灰的堆置或填埋，其中的有害組分容易浸出而污染土壤。（4）污染空氣　　在我國的大多數(shù)城市，懸浮顆粒物的主要來源是粉煤灰。粉煤灰的顆粒細，水含量低，受到風(fēng)吹日曬，處理不好易產(chǎn)生揚塵，會加重大氣的粉塵污染，如粉煤灰堆遇到四級以上風(fēng)力，可被剝離 1cm～，灰塵飛揚可高達 20m～50m，造成區(qū)域性空氣污染，危害人體健康。（5）放射性危害　　粉煤灰因含有釷、鈾等放射性元素而具有放射性。這些物質(zhì)滲入地下或進入周圍空氣被人體吸入，沉積于人的呼吸系統(tǒng)而造成對人體的危害。 粉煤灰的特性若想更好的利用粉煤灰作為吸附材料，我們必須首先了解粉煤灰基本特性，包括化學(xué)組成、礦物組成、物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特性。（1）粉煤灰的化學(xué)組成粉煤灰由無機物和有機物共同組成。有機物可分為固定碳及揮發(fā)分兩種，主要成分為碳、氫及氧。無機物的主要組成為方解石、高嶺土及黃鐵礦。無機物經(jīng)燃燒后成為灰渣，其主要成分為硅、鋁、鐵氧化物以及一定量的鈣、鎂、硫氧化物。我國粉煤灰的化學(xué)組成列于表 11，由表 11可見，粉煤灰的主要成分為氧化硅、氧化鋁、及氧化鐵，其總量約占粉煤灰的 85%左右。氧化鈣的含量普遍較低，基本上都無自硬性；氧化硫及氧化鎂的含量亦較低，都未超過有關(guān)粉煤灰的標(biāo)準。燒失量的波動范圍較大，這可能與我國鍋爐的容量總體上偏小，燃燒不太完全有關(guān) [1]。唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計2表 11　粉煤灰的化學(xué)組成 成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 燒失量平均值 波動范圍～～～1～0.4～1.90～～1.1～2.9～2（2）粉煤灰的礦物組成煤粉在鍋爐中燃燒時，其無機礦物經(jīng)歷了分解、燒結(jié)、熔融及冷卻等過程。冷卻后的粉煤灰基本上可分成晶體礦物及玻璃體兩大類。冷卻速度較快時，粉煤灰的玻璃體含量較大；相反，冷卻速度較慢時，玻璃體容易析晶 [1]。我國粉煤灰的礦物組成列于表 12，由表可見，大多數(shù)粉煤灰都含有莫來石、石英、磁鐵石和赤鐵礦，這是粉煤灰的主要結(jié)晶相，約占粉煤灰的 5%～50%。莫來石在粉煤灰中的含量與煤種有關(guān)，一般煙煤灰的莫來石的含量高于次煙煤，后者又多于褐煤。從表 12中仍可看出,玻璃體在其組成中占主要地位,在礦物中以莫來石為主,赤鐵礦及磁鐵礦的含量均較低。表 12 粉煤灰的礦物組成礦物組成 石英 莫來石 赤鐵礦 磁鐵礦 玻璃體范圍 ～ ～ 0～ ～ ～均值 （3）粉煤灰的物理性質(zhì)粉煤灰是一種多孔結(jié)構(gòu)的固體具有較大的內(nèi)表面積，多半呈玻璃狀。粉煤灰的外觀與顏色、比重、密度、松散干容重、細度、孔隙率和比表面積等指標(biāo)是主要反應(yīng)其物理特性的 [2]。①外觀和顏色　　如圖 11[3]，是在光學(xué)顯微鏡下觀察到粉煤灰外貌：是多種顆粒的機械混合物，即粒群。粉煤灰外觀類似水泥，顏色是從乳白色到灰黑色的粉狀物。粉煤灰的顏色與 Fe2O殘留炭含量和細度有關(guān)，F(xiàn)e 2O3及殘留炭含量越低，粉煤灰顏色越淺，粗粒所占比例越少，反之則越深。唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計3圖 11　粉煤灰顆粒形貌②比重　　粉煤灰比重較天然土壤小，為 ～，粒徑為～100μm，粉煤灰的可壓縮性與粘性土類似，帶有少量粘土顆粒和細砂。③密度　　是指在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。粉煤灰的密度一般為2～ g/cm3。④松散干容重　　指干粉煤灰在松散狀態(tài)下的單位體積的重量。一般為550～650kg/m 3，高者達 800kg/m3以上。⑤孔隙率　　指在粉煤灰中孔隙的體積占總體積的百分率，一般為60%～75%。⑥細度　　指粉煤灰顆粒的大小，常用比表面積或 4900孔/厘米 2篩余量表示。粉煤灰細度一般為比表面積為 2700～3500 厘米 2/克或 4900孔/厘米 2篩余量10%～20%。（4）粉煤灰的結(jié)構(gòu)特性粉煤灰的主要構(gòu)成晶體和晶玻璃體，其結(jié)構(gòu)都是以鋁氧四面體和硅氧四面體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在，只不過晶體的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)長短有序，玻璃體的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)長短無序，這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使粉煤灰內(nèi)部形成良好的孔道，使粉煤灰在廢水處理中具有良好的過濾作用。鋁氧四面體和硅氧四面體是最基本結(jié)構(gòu)，在四面體中，中心是鋁或是硅原子，每個鋁或硅原子的周圍有四個氧原子。圖 12即為鋁或硅氧四面體的示意圖 [2]：圖 12中的黑圓點代表鋁或（硅）原子，白圓圈代表氧原子。鋁（硅）原子的體積要比氧原子的體積小。右側(cè)的四面體中，各頂點代表氧原子，鋁（硅）原子位于四面體的中心。唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計4圖 12 鋁或硅氧四面體示意圖 粉煤灰的綜合利用情況（1）國內(nèi)外粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀粉煤灰是一種再生礦產(chǎn)粉狀資源，如何做到綜合有效多途徑地利