粉煤灰是一種價格較便宜、應用較為廣泛的固體廢棄物,但在一些低附加值的應用中,貯運環節會占據較大成本,影響了其作為材料應用的發展。
對粉煤灰顆粒進行表面改性再功能化的方法是提高其高附加值利用的主要手段之一,對粉煤灰顆粒進行表面改性,再負載一些功能助劑,可得到一種新型的功能材料。該方法可以大大提高粉煤灰利用時的附加值,能極大調動企業對粉煤灰深度利用的積極性,促進粉煤灰的深度資源化。
1、粉煤灰表面改性技術現狀
通過對粉煤進行改性的方法,可以得到更大比表面積的產品,能夠更好地發揮吸附性能。利用物理改性方法,如機械研磨、微波處理、超聲波和高溫處理等,可以破壞粉煤灰玻璃體網絡結構,增大比表面積,還可以通過鍍膜的方法改變粉煤灰顆粒的電磁性能;利用化學改性的方法,如火法改性、水熱改性、酸改性、堿改性、礦物鹽改性、氧化鈣處理等,也可以破壞硅酸鹽網絡結構,促進玻璃體表面溶解,提高比表面積和離子交換能力等。
化學改性的方法還包括使用表面活性劑的改性,如陽離子表面活性劑處理、偶聯劑處理和硬脂酸處理等。
陽離子表面活性劑可以改變粉煤灰顆粒表面電性,提高其表面的吸附能力,主要用于各類廢水處理過程中;硬脂酸可以達到疏水改性的目的,使得粉煤灰在聚合物(如PVC,PP)中作為填充料;偶聯劑改性處理方法可以提高無機顏料的分散性和玻璃、金屬表面粘接力等,這些方法在處理粉煤灰時均具有不錯的效果,已經在各類應用中表現出良好的效果。
2、粉煤灰顆粒表面功能化設計
對粉煤灰顆粒的表面進行功能化設計改性方法很多,一般都是通過界面上的基團設計,然后負載相應的功能團得到粉煤灰基功能材料。
?。?)粉煤灰基疏水薄膜材料
疏水性薄膜有很多應用的場合,如建筑外墻、包裝材料、防霉的場所等。如對煤粉灰的表面進行陽離子分散松香膠疏水改性,制備具有疏水性的纖維材料。
采用硬脂酸對粉煤灰進行改性,再利用有機/無機復合材料中的顏體體積濃度與臨界顏料體積濃度之間的關系,調整薄膜疏水性能。
總之,利用粉煤灰制備的疏水薄膜材料成本低廉,可以用于包裝材料和防霉要求較高的場合,具有較好的實用性。
(2)粉煤灰基復合調濕材料
粉煤灰基調濕材料是對粉煤灰進行親水性改性后,復配親水性聚合物和鹽可得到復合調濕材料,可再生利用以制備成粉末,也可以制備成涂料,廣泛應用于不同的場合,具有無源、智能調濕、成本低廉和節能環保的優點。
粉煤灰與PVA復合膜進行不同濕度下的吸濕性測試情況,其相同體積的薄膜調濕與水分子在其內部的溶脹擴散相關,在不同的濕度下表現出具有較大的吸濕量,表現出良好的調濕能力。此復合調濕材料若用于內墻涂料中,能自動調節室內空氣中的濕度,表現出優異的吸放濕功能。而且此過程無需電源控制,節能環保,可根據所處的環境進行智能調濕。此類調濕材料成本較低,適合應用于家庭居室、圖書館等需要進行濕度控制的場合。
?。?)甲醛捕捉材料
采用對粉煤灰進行改性后負載甲醛捕捉劑,相當于結合了物理吸附與化學中和的兩種效應。一方面物理吸附過來的甲醛與捕捉劑反應,不存在解吸附的問題,徹底地消除了甲醛;另一方面甲醛捕捉劑在粉煤灰上的負載,避免了對居室環境的污染,能24h持續地消除甲醛,使用方便,能夠更徹底消除甲醛。
利用甲醛捕捉劑在粉煤灰表面的負載,可以得到性能極佳的環境凈化材料,具有非常高的附加值。在具有良好經濟效益的同時,也具有非常好的社會效益。
對粉煤灰進行表面功能化改性,具有非常強的針對性,可把固廢粉煤灰變成了一種功能材料??傊挥泻侠?、充分、深度利用粉煤灰,才能真正地讓粉煤灰不再是一種固體廢棄物,而成為一種價格低廉、性能優異的工業原料。
資料來源:《高美玲,譚鵬程,金石,萬祥龍.粉煤灰表面設計改性及功能化研究進展[J].再生資源與循環經濟,2018,11(03):37-39》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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