大比表面积粉煤灰陶粒滤料制备工艺研究.pdf

粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S EU T I L I Z A T I O N2 0 1 0N O 4大比表面积粉煤灰陶粒滤料制备工艺研究R e s e a r c ho nP r e p a r a t i o nT e c h n o l o g yo fF l yA s hC e r a m s i t eF i l t e rw i t hL a r g eS u r f a c eA r e a薛金凤，蔡杰(武汉大学动力与机械学院水质工程系，武汉4 3 0 0 7 2)摘要：首先研究了不同掺配比的粉煤灰陶粒滤料的性能，其中粉煤灰、粘土和添加剂掺配比为7 0：2 7：3 的滤料性能最好，既具有较大的比表面积，冲刷损失也较小。然后进一步研究了两种改进剂M l 和M 2 对于滤料表面粘结性的改进作用，粘结改进剂M 1 可有效降低冲刷损失，改进滤料的粘结性，其最佳浓度为2 0；粘结改进剂M 2 不能改进滤料的粘结性。关键词：粉煤灰；陶粒滤料；性能；粘结性中图分类号：X 7 7 3，T U 9 9 1文献标识码：B粉煤灰的再利用问题一直是人们面临的一项重大课题，然而目前国内外对于粉煤灰的利用主要集中于制砖、基础建筑和建设方面，在制备滤料方面的研究相对较少，其研究主要集中于以下几个方面：(1)滤除高温烟气中的固体颗粒 1 屯1；即将粉煤灰浆液涂渍于金属不锈钢网上过滤烟气。(2)经过物理或化学处理后用于阳离子交换。J。经化学处理后可用于吸附富集B、M o、S e、C d、A 1、C a、C s、S r、C o、R b 和s e 等多种物质，但处理过程复杂、时间长，粉煤灰的利用率低。(3)与粘土等物质烧结后用做滤料J。后两类均是关于水处理方面的研究。虽然第三种方法对粉煤灰的利用率较高，制得的滤料较为经济，但是烧结时间较长近7 h，烧结后比表面积较小。我们曾采用快速升温法研制过高强、大比表面积的粉煤灰滤料 J。本文对大比表面积粉煤灰滤料制备工艺条件进行了优选和改进。1制备研究1 1试验原料粉煤灰，取自包钢集团热电厂，其化学组成见表1。表1粉煤灰化学成分收稿日期：2 0 1 0-0 1-0 8文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 0)0 4-0 0 2 3-0 2粘土，取自武汉白沙洲；无机造孔添加剂s。1 2 滤料的制备首先将粉煤灰和一定比例的粘土经碾碎、筛分、烘干、混合均匀后，加入一定比例的添加剂s 混合均匀，配制比例见表2。然后加水混合、制成球形颗粒，于1 1 0 低温烘干，最后于9 0 0 0 C 烧制2 h 得到4 种成品滤料S l、S 2、S 3 和s 4。对烧制好的S 滤料进行筛分，制得粒径2 5 m m 5 O m m 的滤料。表2粉煤灰滤料配制比例1 3 性能研究按滤料分析方法悼J，对4 种滤料的真密度、视密度、总孔隙率等物理性质进行了测试，盐酸可溶率采用G B T 1 4 4 1 5 1 9 9 3 中溶解固体的测定方法测定，比表面积采用固体在溶液中的吸附一1 中的实验方法测定。结果见表3。作为滤料，微粒间应具有良好的粘结性，以免滤水过程中因微粒的脱落而影响过滤。因此，本试验研究了上述各滤料在滤水过程中的冲刷损失。试验方法为：准确称取约3 0g 烘至恒重的滤料，置于直径为42 3 2 0 1 0N O 4粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T I o Nc m 的微型过滤柱中，采用真空泵抽滤，每种滤料过水1 0 L 后，取出于烘箱中烘至恒重后称得滤水后质量，用滤水前后质量差占滤水前质量的质量分数表示冲刷损失。测得4 种滤料s 1、s 2、s 3 和s 4 的冲刷损失分别为0 0 9 7，0 0 9 5，0 0 5 3，0 0 4 8。表3 滤料的物理化学性能1 4 结果分析酸可溶率和冲刷损失越小、比表面积越大，滤料的性能越好。比较4 种滤料的酸可溶率、比表面积、冲刷损失，可以看出，滤料s 3、s 4 的酸可溶率最小，s 4 的冲刷损失最小，S 3 的冲刷损失其次，滤料s 1 的比表面积最大，S 2 和S 3 比表面积相差不多，都较大。综合考虑这3 种因素的影响和添加剂的含量，滤料S 3 的性能和经济性最好。因此，制备滤料时粉煤灰、粘土和添加剂掺配比为7 0：2 7：3。2 粘结改进研究2 1 试验方法为了进一步减少冲刷损失，试验进一步研究了两种改进剂M 1 和M 2 对于滤料表面粘结性的改进作用。试验方法为：首先据上述试验确定的掺配比制备球形粉煤灰陶粒滤料，并置于抽滤瓶上；然后将粘结改进剂M 1、M 2 配制成一定浓度的溶液均匀地倒在湿球上抽滤，使得湿球表面均匀涂渍一层改进剂；后续的烘干