硫酸焙烧煤粉炉粉煤灰水浸溶Al3+规律及残渣吸附性研究

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粉煤灰是燃煤电厂产生的一种固体废弃物。利用粉煤灰制备有价值的材料或者从粉煤灰中提取有用的元素在固废领域具有十分重要的意义。针对准格尔粉煤灰中氧化铝含量较高的特点,本文采用硫酸焙烧-水浸法从准格尔煤粉炉粉煤灰中提取氧化铝。提铝渣的主要成分是非晶态的SiO2,由于其具有多孔结构有望应用于水处理方面。本文首先研究了焙烧和溶出过程的工艺条件对氧化铝提取率的影响。结果表明,当酸灰比为1.2,焙烧温度为300oC,焙烧时间为110 min,浸出温度为90oC,浸出时间为1 h时,Al2O3的提取率最大,可达86.00%。在此基础上,采用XRD、PLM、EPMA、SEM和TEM测试方法对粉煤灰、焙烧熟料和提铝渣的物相组成和微观形貌进行了探讨。结果表明,粉煤灰中的莫来石可与浓硫酸反应,并发现粉煤灰中Cr元素的存在,此发现为以后提取该元素提供了可能性。同时,对焙烧过程的动力学进行了研究。结果表明,该过程符合收缩未反应核模型,其速率控制步骤受有固体产物层(Al2(SO43)生成的内扩散控制。利用煤粉炉粉煤灰提铝渣比表面积较大的特点,对其作为吸附剂吸附有机染料(亚甲基蓝和结晶紫)进行了研究。考察了吸附剂的用量、染料的初始浓度、溶液的pH和吸附时间对两种染料吸附效果的影响。结果表明,粉煤灰提铝渣对两种染料的去除率均较高,但其对亚甲基蓝的吸附在360 min就已达到吸附平衡,而对结晶紫的吸附则是在480 min后达到吸附平衡。粉煤灰提铝渣对亚甲基蓝和结晶紫的吸附分别符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。通过对动力学方程的拟合可知,粉煤灰提铝渣对两种染料的吸附过程均符合二级动力学模型。提铝渣对染料的重复性实验结果表明,在重复四次之后,亚甲基蓝和结晶紫的脱色率依然可以达到89.57%和88.87%。
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