|
白炭黑是广泛用于橡胶、涂料、燃料、塑料和造纸等产品的重要化工原料,市场需求量大,多数依赖进口。我国粉煤灰年排放量巨大却没有得到高值利用。本文以粉煤灰为原料,借助相图分析,结合筛选不同的活化剂,研究了酸法和浓碱熔融法两种较短流程提取SiO2的工艺路线,并获得最佳过程操作工艺条件,具体如下：(1)酸法,系统考察了酸浓度、水浴温度、反应时间、搅拌速度等过程因素,确定了最优的工艺参数为：酸浓度3.5mol/L,水浴温度80℃,反应时间30min,搅拌速度180r/min,获得最大Si02溶出率81.3%,纯度高达98.5%；(2)浓碱熔融法,具体考察了氢氧化钠用量、陈化时间、混合方式等,确定了NaOH/粉煤灰的最优质量比为3.5：5,最佳陈化时间为3d,采用湿法混合的方式下,Si02的溶出率为95.5%,纯度高达98.6%。在上述以粉煤灰为原料制得的白炭黑的基础上对得到的Si02进行了提质改性研究,得到经验最优预处理温度为80℃,预处理时间为60min,改性温度为120℃,改性时间为90min,选取硅烷偶联剂KH550作为改性剂,确定了其最佳用量为30%(vo1%)时,改性后的白炭黑亲油疏水效果最好,此时粉体的表面羟基数为0.3312个/nm2,亲油化值为35.1%,DPB吸油值为2.4mL/g,各项指标均达到或超过国标的要求。考察了改性后的SiO2应用于新材料,用低温直接法得到五配位硅化合物,并进而合成环氧硅化合物(硅烷粘结剂),可替代硅烷偶联剂；将其添加到隔膜材料中,抗拉强度提高7%以上。本研究可为粉煤灰高值利用提供应用理论基础,对于改善我国白炭黑长期依赖进口的现状具有重要意义。
|