采用低能粒子改性粉煤灰的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用低能粒子改性粉煤灰的方法，包括通过以较低能量、一定剂量的离子束辐照粉煤灰颗粒，并持续一定的时间，得到改性粉煤灰的步骤。采用本发明专利技术的改性方法，可以破坏粉煤灰的粗大多孔的玻璃体，解除其粘结，改善表面物理活性；而且可以破坏玻璃体表面的保护膜，致使内部SiO2、Al2O3溶出断键增多，活化组分增加，提高其化学活性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，包括通过以较低能量、一定剂量的离子束辐照粉煤灰颗粒，并持续一定的时间，得到改性粉煤灰的步骤。采用本专利技术的改性方法，可以破坏粉煤灰的粗大多孔的玻璃体，解除其粘结，改善表面物理活性；而且可以破坏玻璃体表面的保护膜，致使内部SiO2、Al2O3溶出断键增多，活化组分增加，提高其化学活性。【专利说明】
本专利技术涉及一种材料改性
，特别是一种。
技术介绍
我国粉煤灰年排放总量已超过2亿t，但利用率低于50%。而且由于堆放占用了大量的土地资源，尤其容易污染空气，形成雾霾。因此，如何使粉煤灰“变废为宝”，有着重要的学术和经济意义。粉煤灰的组成是高效絮凝剂的主要化学成分Al、S1、Fe ;而且，由于多孔颗粒形状使其比表面积较大，颗粒分散性能奠定了在水处理中的应用基础。但是用粉煤灰处理废水存在吸附容量有限的问题。由于化学改性方法大部分只能对粉煤灰颗粒表面进行活化，没有对粉煤灰颗粒的内部结构进行充分的处理和利用，从而使提高粉煤灰的吸附容量成为工业大规模利用的关键。因此，对粉煤灰进行表面和内部有效改性，能极大地提高粉煤灰的吸附容量。目前，常用的粉煤灰改性方法有:酸改性、碱改性、盐改性等。如:将粉煤灰用7M的NaOH经水热处理制得沸石的比表面积是原灰的8倍，对阳离子性染料的吸附量是原灰的10倍；利用粉煤灰和过氧化氢联合处理印染废水，可以对印染废水脱色和去除COD ;用硫酸处理粉煤灰，可以增强粉煤灰的吸附能力。这些化学改性方法都是粉煤灰通过与化学表面改性剂的混合、搅拌、烘干、碾碎等过程，将粉煤灰的松脆多孔结构以及一些粘连体、薄壁空心微珠、碳粒等进行打散，成为较密实的细屑颗粒和个体徽珠，改善微珠表面结构，使得改性后的粉煤灰具有了物理吸附和化学混凝双重作用，并使之吸附能力和混凝作用增强。然而，上述粉煤灰改性方法大多局限于粉煤灰颗粒外表面的活化，未对粉煤灰颗粒内部进行有效的激活，因此，如果能利用一定的物理方法同时对粉煤灰的内部及外部实施改造，使得改性后的粉煤灰结构和组成发生有效改变，将有助于提高粉煤灰的吸附性能，进而提高其吸附容量。因此仍旧需要一种全新的方法，同时对粉煤灰的内部及外部实施改造，使得改性后的粉煤灰结构和组成发生有效改变，提高粉煤灰的吸附性能，进而提高其吸附容量。本专利技术的专利技术人通过实验研究发现，离子束辐照粉煤灰能将较规则的粉煤灰球形颗粒被击破，使其内部空间被充分地释放，比表面积增大，从而完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的，利用该粒子辐照的物理方法同时对粉煤灰的内部及外部实施改造，使得改性后的粉煤灰结构和组成发生有效改变，提高粉煤灰的吸附性能，进而提高其吸附容量。为实现以上本专利技术的目的，本专利技术采用如下的技术方案:—种，其特征在于包括通过以较低能量、一定剂量的离子束辐照粉煤灰颗粒，并持续一定的时间，得到改性粉煤灰的步骤。其中，所述粉煤灰颗粒为珠状颗粒或渣状颗粒，且所述辐照是在粉煤灰运动条件下进行；进一步地，所述珠状颗粒为空心玻珠(漂珠)、厚壁、实心微珠、铁珠、炭粒、不规则玻璃体或多孔玻璃体。其中，所述较低能量选自5?50keV，优选地，所述较低能量选自10?14keV。其中，所述一定剂量选自600X2.0X 1013ions / cm2 ?1100X2.0X 1013ions /cm2 ;优选地，所述一定剂量选自 900X2.0X 1013ions / cm2 ?1100X2.0X 1013ions / cm2。其中，所述离子束为氮离子束、氦离子束、氩离子束；优选地，所述离子束为氮离子束。其中，所述辐照时间为粉煤灰运动条件下10?15分钟。根据本专利技术的，能同时对粉煤灰的内部及外部实施改造，使得改性后的粉煤灰结构和组成发生有效改变，提高粉煤灰的吸附性能，进而提高其吸附容量。根据本专利技术的，用较低能量、一定剂量的氮离子束辐照粉煤灰中空心玻珠(漂珠)、厚壁及实心微珠(沉珠)、铁珠(磁珠)、炭粒、不规则玻璃体和多孔玻璃体等，通过离子束的刻蚀可以提高粉煤灰的活性。这是因为离子束辐照中许多较规则的粉煤灰球形颗粒被击破，内部空间被释放，比表面积增大；一些颗粒则在表面凹陷、缩松。因此，离子束对粉煤灰的玻璃体破坏，玻璃颗粒粘结的解除，使其表面特性改善，物理活性提高；而且，多孔颗粒粘结的破坏使玻璃体表面坚固的保护膜破裂，使其内部SiO2, Al2O3断键加剧，活化组分增加，从而提高粉煤灰化学活性。根据本专利技术的，通过离子束辐照的物理改性方法，操作简单，且无需使用酸或碱，环境友好，改进后的粉煤灰吸附性能大大提升。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例中离子束刻蚀前后粉煤灰的SEM谱图，其中(a)为未经刻蚀的粉煤灰；(b)为刻蚀后的粉煤灰。【具体实施方式】下面结合更具体的实施方式对本专利技术做进一步展开说明，但需要指出的是，本专利技术的并不限于这种具体的辐照条件。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他辐照条件。一种，通过以较低能量、一定剂量的离子束辐照粉煤灰颗粒，并持续辐照一定的时间，得到改性的粉煤灰。在具体的实施方案中，辐照是在粉煤灰运动的条件下进行。其中，离子束由离子发生器产生。离子束的形成机制和装置均可参考现有技术，本专利技术的创新在于选用不同的离子束对粉煤灰进行辐照改性。并通过选用不同种类、能量和剂量的离子分别辐照处理粉煤灰。统计分析离子束作用于粉煤灰产生的形貌、粒径分布、比表面积、组成以及有效化学成分(Si02、Al2OyFe2O3等)溶出断键等参数的变化，确定对粉煤灰的最优离子束改性条件。改性后的粉煤灰通过对废水中无机离子Zn2+、Cr3+、Cu2+、pb2+去除率试验测试其吸附性能，具体的测试及表征方法如下。用改性好的粉煤灰分别处理含无机离子Zn2+、Cr3+、Cu2+、pb2+的废水:在烧杯中加入2g粉煤灰，再加入IOg废水，使粉煤灰与废水质量比为1: 5，室温下搅拌30min，然后过滤得到清液，用滴定法计算出残留离子，即可得离子的去除率。按上述的检测方法对不同离子吸附的结果进行检测。(I)Zn2+的检测:取上述得到的清液在300mL烧杯中加水稀释到IOOmL,加氨水至pH=8，加IOmL氨-氯化铵缓冲液(pH=10)，加3滴铬黑T指示剂(5g / L)滴定至纯蓝。根据所用EDTA (c=0.01mol / L)标准溶液体积可计算出Zn2+浓度，即可得Zn2+总量，在根据起始总量计算去除率。⑵Cr3+的检测:取上述得到的含Cr3+清液在250mL碘量瓶中加水稀释到25mL，加2g碘化钾及20mL硫酸溶液(c=2mol / L),在暗处放置IOmin,加IOOmL水,用标准硫代硫酸钠溶液(c=0.005mol / L)滴定，近终点加2mL淀粉指示液(10g / L)滴定至亮绿色。根据所用标准硫代硫酸钠溶液体积可计算出Cr3+浓度，即可得Cr3+总量，在根据起始总量计算去除率。(3) Cu2+的检测:取上述得到的清液在300mL锥形瓶中加水稀释到150mL，加1.5mL氨-氯化铵缓冲液(pH=10),加0.2g紫脲酸铵混合指示剂,用EDTA (c=0.01mol / L)标准溶液标定，滴定至玫瑰红色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用低能粒子改性粉煤灰的方法，其特征在于包括通过以较低能量、一定剂量的离子束辐照粉煤灰颗粒，并持续一定的时间，得到改性粉煤灰的步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴从兵，万义周，
申请(专利权)人：吴从兵，万义周，
类型：发明
国别省市：