【摘 要】
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粉煤灰（fly ash,FA）是我国最大的工业固体废弃物排放源之一,其堆积会引发一系列环境问题。粉煤灰表面采用碳酸钙包覆改性用作造纸填料是粉煤灰资源化利用的一种行之有效的方法,但现有研究存在改性填料白度较低、包覆不均的问题,为此,本文基于润湿性能调控,研究了反应体系润湿性能改善对粉煤灰增白改性的影响。首先使用高温除炭的方法对粉煤灰进行了预处理,实验结果表明高温除炭的优化工艺条件为:保温温度:600
【基金项目】
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广东省自然科学基金项目:粉煤灰基异相结晶复合粉体材料的制备及修饰层调控机理研究（2019A1515012188）；
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粉煤灰（fly ash,FA）是我国最大的工业固体废弃物排放源之一,其堆积会引发一系列环境问题。粉煤灰表面采用碳酸钙包覆改性用作造纸填料是粉煤灰资源化利用的一种行之有效的方法,但现有研究存在改性填料白度较低、包覆不均的问题,为此,本文基于润湿性能调控,研究了反应体系润湿性能改善对粉煤灰增白改性的影响。首先使用高温除炭的方法对粉煤灰进行了预处理,实验结果表明高温除炭的优化工艺条件为:保温温度:600℃;保温时间:2h;升温速度:10℃/min。在此优化条件下,粉煤灰的白度由20.85%ISO提高到39.12%ISO,水在粉煤灰表面的接触角下降了18.86°。预处理后,改性粉煤灰的白度由41.18%ISO提高至58.35%ISO。向反应体系中加入非互溶型润湿性能助剂的研究结果表明:表面活性剂临界胶束浓度水溶液可以大幅降低液体介质在粉煤灰表面的接触角,最高降低61.05°。添加了起泡型表面活性剂后改性粉煤灰的最高白度为63.22%ISO,但反应期间伴随着严重的泡沫产生和积聚,使部分粉煤灰颗粒表面完全未包覆,产生较多的尘埃点。添加了消泡型表面活性剂可使接触角降低61.05°,改性粉煤灰的最高白度为62.27%ISO。相比于起泡型表面活性剂,添加消泡型表面活性剂对改性粉煤灰白度的提高没什么效果,但是消泡型表面活性剂不会产生大量的泡沫而造成过多的尘埃点。向反应体系中加入互溶型润湿性能助剂的研究结果表明:互溶型润湿性能助剂的加入可将液体介质在粉煤灰表面的接触角最高降低75.21°,改性粉煤灰的白度随着互溶型润湿性能助剂添加比例的上升先上升后下降,最高可将改性粉煤灰的白度提高到70%ISO以上,且体系中各物料添加顺序对改性粉煤灰白度无影响。实验条件下,乙醇-水反应体系的优化工艺条件为:醇水比为1:1,固液比为1:40,温度为30℃,转速为600r/min,通入气体中二氧化碳浓度为50%,通气速率为0.6L/min,一次包覆改性粉煤灰的最高白度为71.62%ISO。二次包覆改性粉煤灰白度可达到81.35%ISO。相同灰分含量条件下,相比对照组改性粉煤灰加填纸张,一次改性粉煤灰加填纸张的白度提高了约19%ISO,抗张指数提高了约20%,撕裂指数提高了约20%,耐破指数提高了约16%,耐折度提高了约5%,尘埃度也有了极大的下降。一次改性粉煤灰加填纸张的机械强度与碳酸钙加填纸张相近,白度略低,不透明度较高。
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