粉煤灰的形貌、组成分析及其应用.doc

粉煤灰的形貌、组成分析及其应用.doc湘潭大学
硕士学位论文
粉煤灰的形貌、组成分析及其应用
姓名：彭敏
申请学位级别：硕士
专业：分析化学
指导教师：阮湘元；陈小明
20040401
燃煤电丿的废弃污染物——粉煤灰，具有较高的资源价值。
《粉煤灰固定化絮凝剂的生产与染整污水处理研究》是广东省重 点攻关资助项目（编号:2003A3060302）和广东省教育厅基金资助 项目（编号：Z02084）。在掌握了扫描电镜，能量色散谱等表面分 析仪器操作及分析特性的基础上，本文对粉煤灰及激活剂处理的 粉煤灰进行了充分分析，解决了固定化絮凝剂制备的第-…个技术 难题，并在此基础上开展了粉煤灰固定化絮凝剂制备的前期研 究。
本论文共分为三章。
第一章利用场发射电子显微镜、扫描电镜/能量色散谱等仪
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器的二次电子成像、背散射电子成像及能量色散谱对粉煤灰的元 素组成、形貌特征进行了较全面的分析。广东沙角发电厂A机组 排放的粉煤灰，是直径在lOOnm〜5um间的比较规则的球形半透 明玻璃微珠，6〜10颗相互聚集成较大粒团，元素组成为Si、Al、
0、Cu、Zn、Mg、Ti、C、Fe、Ba 等，以 Si、0、Al 为主，分别占 21%、57%、15%左右，高含量元素0表明粉煤灰表面主要是Si02、 Al Ao粉煤灰微粒的球形基体的表面不均匀地粘附着更小的球形 颗粒，小球形颗粒与基体间有空隙和小孔。这些都是粉煤灰具有 优良吸附性的物质基础和结构基础。通过分析可知，粉煤灰颗粒 是各种氧化物的随机聚集体。
第二章从开发粉煤灰的元素资源岀发，突破以碱为激活剂的 传统方法，用少量酸，在不破坏粉煤灰吸附性能的情况下，生成 少量传统絮凝剂一一铝盐和铁盐，作为粉煤灰固定化絮凝剂的活 性絮凝点。利用表面分析仪器比较了与
HC1、HNO, HC口、氏SO。 四种酸反应后粉煤灰的形貌、组成及主要产物。酸与粉煤灰的固 相反应过程是逐层剥蚀，溶解铁铝氧化物及其它金属氧化物的过
程。比SO/尤先与粉煤灰中的Fe、Al氧化物发生复分解反应，产 物在二次离子水的作用下，可结晶成较纯的F®(S0')、A1,(SOJ：＜ 晶体。HAO”%。傅立叶红外光谱图显H2S04 与粉煤灰反应中所释放的反应热使晶型二氧化硅受到破坏，其晶 型二氧化硅的特征峰消失，而其它三种酸无此效果(HC1、HNOs、
HC104)o常温下粉煤灰中氧化铁、氧化铝与 昭(\反应的最佳时间 均为9h。高温下氏SO。与粉煤灰的反应，当温度达到2009以上时, 可在粉煤灰上形成块状结晶；250°C的结晶明显多于200°C； 250C下的最佳处理时间为lh。在此基础上，进一步从反应的吉 布斯自由能和反应热的变化，探讨了 H2SO4与粉煤灰的反应机理。 由热力学数据可知各氧化物均易与&SOq反应，即使较稳定的莫来 石(3A1A - S10J也一样。因此，H2SO4可有效地与铝铁氧化物反
应，乂不明显破坏粉煤灰的玻璃微珠，为粉煤灰的最佳激活剂, 解决了粉煤灰固定化絮凝剂制备过程的第一个技术难题。
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第二章初步研究了粉煤灰固定化絮凝剂的制备。以固相反应 粉煤灰为主要原料，采用微波法将聚合***化铝等絮凝剂均匀地掺 加到粉煤灰中，与粘结剂、给水剂一起，制得聚合***化铝均匀分 布的集絮凝、吸附于一体的固定化絮凝剂。其多微孔、多絮凝点、 多吸附点是其具有良好污水处理效果的原因。
关键词：能量色散谱，扫描电镜，粉煤灰，固相反应
Abstract
Based on a lot of documents and condition of the laboratory, the situation of fly ash collected from Shajiao Power Station of Guangdong is tested by SEM/EDS、FIB and etc.. When the fly ash react with acid to form some salt Al and salt Fe at some degree, the changes are tested by SEM/EDS, and a proper acid is selected, which is useful for prq)aring the poly-aluminum chloride made by the acided fly ash in this paper- The project is supported by Guangdong Research Foundation Grant(2003A3060302).
This paper has three chapters.
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