濕法(fǎ)改性制(zhì)備高比(bǐ)表面積(ji)氫氧化(hua)鈣及表(biao)征
來源(yuan): 無機鹽(yán)工業
時(shí)間: 2025-12-17 13:00
摘 要(yào)：選取内(nei)蒙古清(qīng)水河優(yōu)質石灰(huī)石爲原(yuán)料，經煅(duàn)燒和⁉️粉(fen)碎，在🏃消(xiāo)化過程(cheng)中加入(rù)含羟基(jī)的有機(ji)化合物(wu)，濕💔法改(gǎi)性制♌備(bei)高比表(biǎo)💘面積氫(qīng)氧化鈣(gai)。研究了(le)丙二醇(chún)、三乙醇(chun)胺、聚乙(yi)二醇（1000）3 種(zhong)改性劑(jì)對氫氧(yang)化鈣比(bi)表面積(jī)的🍉影響(xiǎng)。利用 X 射(shè)線衍射(shè)💰儀（XRD）、掃描(miáo)電鏡（SEM）和(he)比表面(mian)積分析(xī)儀😘（BET）表征(zheng)了氫氧(yang)化鈣樣(yàng)品的物(wu)相組成(cheng)、顯✊微結(jié)構和比(bi)表面積(jī)。結果表(biao)明：在石(shí)灰消化(hua)過程中(zhōng)加入含(hán)羟基的(de)有機化(huà)合物可(ke)以增大(dà)氫氧化(hua)鈣的🏃🏻比(bǐ)表面積(jī)，制得的(de)氫氧化(hua)鈣表面(mian)呈片層(ceng)狀結構(gòu)；當丙二(er)醇添加(jiā)量爲石(shí)灰質量(liàng)的 10%時，制(zhi)得氫氧(yǎng)化鈣比(bǐ)表面積(ji)達到 47.415 6 m²/g。
關(guan)鍵詞：氫(qīng)氧化鈣(gai)；濕法；改(gǎi)性；比表(biao)面積
氫(qing)氧化鈣(gài)一般是(shì)由生石(shi)灰與水(shui)消化生(shēng)成的一(yī)種無機(jī)♉粉體[1-2] 。因(yīn)原料石(shí)灰石分(fèn)布廣泛(fan)、合成工(gong)藝簡單(dān)、價格低(di)廉，氫氧(yang)化鈣被(bei)廣泛應(ying)用于建(jian)築、塗料(liào)、水處理(lǐ)、環境污(wu)染控制(zhi)等💃🏻方面(miàn)[3-4] 。尤其在(zài)逐漸成(chéng)熟的幹(gan)法和半(ban)幹法煙(yān)氣脫硫(liú)中[5] ，氫氧(yang)化鈣作(zuò)爲最常(chang)用的吸(xi)收劑，其(qi)性能的(de)優劣直(zhi)🏃♀️接✉️影響(xiǎng)🌏脫硫效(xiao)果[6-8] 。氫氧(yǎng)化鈣淨(jing)化煙氣(qì)過程一(yi)般是利(li)用煙氣(qi)中的酸(suan)性♊氣體(ti)與氫氧(yǎng)化鈣進(jin)行氣固(gu)接觸導(dǎo)緻的酸(suan)堿反應(ying)或☂️相關(guān)吸附，決(jué)定❤️反應(yīng)的一個(gè)重要因(yīn)素就是(shi)固🔞體的(de)比表面(mian)積[9-10] ，因此(ci)制備高(gao)比表面(miàn)積的氫(qīng)氧化鈣(gài)對煙氣(qì)淨化及(ji)相關方(fang)面的應(ying)用至關(guan)重要。氫(qing)氧化鈣(gài)是具有(yǒu)極性的(de)無機化(huà)合物，對(duì)氫氧化(huà)鈣進行(hang)表面改(gǎi)性可以(yi)利用含(han)羟基的(de)有機化(huà)合物[11] 。筆(bǐ)者通過(guò)加入含(hán)羟基的(de)有機改(gai)性劑濕(shi)法制備(bèi)氫氧化(hua)鈣，考察(cha)了聚乙(yi)二醇（1000）、丙(bǐng)二醇和(hé)三乙醇(chún)胺對氫(qīng)氧化鈣(gài)比🏃表面(mian)積的影(yǐng)響，比較(jiào)了不同(tong)改性劑(jì)在不同(tong)投入量(liàng)下制得(de)氫氧化(hua)鈣的比(bi)表面積(jī)，制備出(chū)分散性(xìng)好、比表(biǎo)面積大(da)的氫氧(yang)化鈣[7] 。
1 實(shí)驗部分(fèn)
1.1 原料與(yu)試劑
石(shí)灰石選(xuǎn)自内蒙(méng)古清水(shuǐ)河暖泉(quán)地區寒(hán)武系地(dì)層[12-17] ，主要(yào)化學成(cheng)分見表(biǎo)1。丙二醇(chun)、三乙醇(chun)胺、聚乙(yi)二醇（1000）、鹽(yán)酸和蔗(zhe)☀️糖均爲(wei)分析純(chún)。
1.2 儀器設(she)備
箱式(shì)電阻爐(lú)；真空幹(gan)燥箱；數(shu)顯恒速(sù)攪拌器(qi)；電子恒(heng)溫水浴(yù)⛹🏻♀️鍋；微型(xíng)粉碎機(ji)；D8型XRD儀；S-4800型(xing)FE-SEM；3H-2000PS1/2型靜态(tai)容量法(fǎ)比表面(miàn)積及孔(kǒng)徑分析(xi)測試儀(yi)。
1.3 實驗方(fang)法
将石灰(huī)石制成(chéng)5~50mm顆粒，置(zhì)于電阻(zu)爐中于(yu)1100℃煅燒10~15min，然(rán)後自然(rán)冷卻至(zhi)室溫。
1.3.2 石(shí)灰活性(xing)度和有(you)效鈣含(han)量測定(dìng)
将生石(shi)灰制成(chéng)1~5mm顆粒，測(cè)定其活(huó)性度和(he)有效鈣(gài)含量。測(ce)試石灰(huī)活性度(du)參照YB/T 105－2005《冶(ye)金石灰(hui)物理檢(jian)驗方法(fa)》。取石灰(hui)50g，倒入2L 40℃水(shuǐ)中，以酚(fēn)酞爲指(zhǐ)示劑，用(yong)4mol/L鹽酸滴(dī)定，直到(dào)㊙️紅色消(xiao)失，記錄(lù)從滴定(ding)開始到(dào)第10min時消(xiāo)耗鹽酸(suān)體積即(ji)爲石灰(hui)活性度(du)[13] 。石灰有(yǒu)效鈣含(hán)量測定(dìng)采用經(jing)典蔗糖(tang)鹽酸滴(dī)定法。取(qu)石灰0.4~0.5g，置(zhì)‼️于250mL錐形(xing)瓶中，加(jia)入4g蔗糖(táng)覆蓋在(zài)石灰上(shang)，加入煮(zhǔ)沸并已(yi)冷卻的(de)蒸餾水(shuǐ)40mL，密閉，用(yong)磁力攪(jiǎo)拌器攪(jiǎo)拌15min，以酚(fēn)酞爲指(zhǐ)示劑，用(yong)0.5mol/L鹽酸滴(di)🔴定，控制(zhì)滴定速(sù)度爲2~3滴(dī)/s，至溶液(ye)中紅色(sè)消失，保(bǎo)持30s不變(biàn)色[14] 。石灰(huī)有效鈣(gài)含量計(ji)算公式(shi)：
w（CaO）=0.0005cVM/m×100%
式中：M爲(wèi)氧化鈣(gài)摩爾質(zhì)量（g/mol）；c爲鹽(yan)酸标準(zhun)溶液濃(nóng)度（mol/L）；V爲消(xiao)耗鹽酸(suān)标準溶(róng)液體積(jī)（mL）；m爲石灰(hui)樣品質(zhì)量（g）。
1.3.3 石灰(hui)消化
水(shuǐ)浴溫度(du)控制爲(wei)80℃，稱取20g石(shí)灰，倒入(ru)盛有100mL 80℃蒸(zhēng)餾水的(de)燒🏃🏻杯中(zhōng)，加入不(bu)同質量(liang)的丙二(èr)醇、三乙(yi)醇胺、聚(jù)乙二醇(chun)（1000），以300r/min轉🛀速(sù)攪拌1h，陳(chén)化4h，在105℃真(zhen)空🌍幹燥(zào)箱中烘(hong)幹。
2 結果(guo)與分析(xī)
2.1 石灰石(shi)物相分(fèn)析
圖1 爲(wèi)石灰石(shí)XRD譜圖。由(you)圖1看出(chū)，石灰石(shi)特征衍(yǎn)射峰與(yu)方解石(shí)中CaCO3标準(zhun)衍射特(te)征峰基(jī)本一緻(zhi)，說明石(shi)灰石主(zhǔ)要成分(fen)爲CaCO3。
圖1 石(shí)灰石XRD譜(pǔ)圖
2.2 煅燒(shao)後生石(shí)灰樣品(pǐn)分析
圖(tú)2 爲煅燒(shāo)後生石(shi)灰XRD譜圖(tu)。由圖2看(kàn)出，生石(shí)灰特征(zheng)衍射峰(fēng)與⭐CaO标準(zhun)特征衍(yan)射峰基(jī)本一緻(zhì)，說明生(sheng)石灰中(zhōng)主要成(chéng)分爲CaO。經(jīng)分析，生(sheng)石灰活(huo)性度爲(wei)408.7mL，有效鈣(gai)含量爲(wèi)92.25%。生石灰(hui)活性度(dù)和有效(xiao)鈣含量(liang)都較高(gāo)，證明其(qí)品質優(yōu)良。
2.3 改性(xing)劑類型(xing)對氫氧(yang)化鈣比(bǐ)表面積(ji)的影響(xiang)
丙二醇(chún)、三乙醇(chun)胺、聚乙(yǐ)二醇（1000）添(tiān)加量分(fen)别爲5%和(hé)10%，改性劑(ji)對氫氧(yang)化鈣比(bi)表面積(ji)的影響(xiang)見表2。由(yóu)表2看出(chu)，添加丙(bǐng)二醇和(he)三⛹🏻♀️乙醇(chún)胺制得(de)氫氧化(huà)鈣比表(biao)面積比(bi)未加改(gǎi)性劑時(shi)大，而添(tiān)加聚乙(yi)二醇（1000）制(zhi)得氫氧(yang)化鈣🔴比(bǐ)表面積(ji)比未加(jiā)改⛹🏻♀️性劑(jì)時小。以(yi)丙二醇(chún)的改性(xìng)效果最(zuì)好。
表2 改(gǎi)性劑類(lei)型對氫(qing)氧化鈣(gài)比表面(mian)積的影(yǐng)響
2.4 改性(xìng)劑用量(liàng)對氫氧(yang)化鈣比(bǐ)表面積(ji)的影響(xiang)
以丙二(èr)醇和三(san)乙醇胺(an)爲改性(xìng)劑，考察(chá)改性劑(ji)用量對(dui)氫氧😍化(hua)鈣♻️比表(biǎo)面積的(de)影響，結(jié)果見圖(tú)3。由圖3看(kan)出🌐，當丙(bing)☀️二醇用(yong)量爲樣(yang)品質量(liàng)的10%時，氫(qing)氧化鈣(gài)比表面(mian)積最大(dà)，達到47.4156m²/g；當(dang)三乙醇(chun)胺用量(liàng)爲樣品(pǐn)質量的(de)5%時，氫氧(yang)化鈣比(bǐ)表面積(jī)爲💋44.4442m²/g，效果(guǒ)非常🤞理(li)想。
2.5 氫氧(yang)化鈣樣(yang)品物相(xiàng)分析
圖(tu)4 氫氧化(huà)鈣樣品(pin)XRD譜圖。由(yóu)圖4看出(chū)，氫氧化(hua)鈣樣品(pin)特征衍(yan)射峰與(yǔ)氫氧化(huà)鈣标準(zhǔn)衍射峰(feng)基本一(yī)緻，說明(ming)石灰消(xiao)化生成(cheng)📞的物質(zhi)主⭐要爲(wei)氫氧化(hua)鈣。
圖4 氫(qing)氧化鈣(gai)樣品XRD譜(pǔ)圖
2.6 氫氧(yang)化鈣樣(yang)品微觀(guan)形貌分(fen)析
圖5 不(bú)加改性(xing)劑制得(de)氫氧化(hua)鈣樣品(pǐn)SEM照片
圖(tú)6 添加10%丙(bǐng)二醇制(zhi)得氫氧(yǎng)化鈣樣(yàng)品SEM照片(piàn)
3 結論(lùn)
以高活(huo)性度和(he)高有效(xiào)鈣含量(liang)石灰爲(wei)原料濕(shī)法消㊙️化(huà)制備氫(qīng)氧化鈣(gai)時，加入(ru)丙二醇(chún)和三乙(yi)醇胺可(ke)以增大(da)氫氧化(hua)鈣❤️比表(biao)面積。當(dāng)丙二醇(chun)添加量(liàng)爲石灰(huī)🆚質量的(de)10%時，氫氧(yang)化鈣比(bǐ)表面積(jī)達到47.4156m²/g；當(dāng)三乙醇(chún)胺添加(jia)量爲石(shi)灰質量(liang)的5%時，氫(qīng)氧化鈣(gài)比表面(miàn)積達到(dao)44.4442m²/g。制備的(de)氫氧化(huà)鈣表面(mian)呈片🌍層(ceng)狀結構(gòu)，晶粒之(zhī)間均勻(yun)分布大(dà)量微孔(kong)。
參考文(wen)獻：
[1] 李慧(hui)芝，李紅(hóng)，熊穎輝(huī).異丙醇(chun)改性氫(qīng)氧化鈣(gài)的研究(jiu)[J]. 無機鹽(yán)工💁業，2008，40（9）：32-34.
[2] 谷(gu)麗，劉潤(run)靜，郭志(zhi)偉.石灰(huī)消化條(tiao)件對氫(qing)氧化鈣(gai)活性的(de)影響🈲[J]. 中(zhong)國粉體(tǐ)技術，2012，18（4）：62-65， 69.
[3] 伍(wǔ)澤廣，劉(liu)欽甫，孫(sūn)俊民，等(deng).石灰活(huo)性度的(de)測定及(ji)其影響(xiang)因素研(yán)究——以内(nèi)蒙古清(qing)水河地(dì)區爲例(li)[J]. 河北工(gōng)程大學(xué)學報：自(zì)然科學(xué)版，2013，30（3）：83-87.
[4] 劉潤(rùn)靜，谷麗(li)，張志昆(kun)，等.石灰(huī)活性影(ying)響因素(sù)研究[J]. 無(wu)機鹽工(gong)⛱️業，2012，44（9）：29-31.
[5] 馬俊(jun)彪，鄧輝(huī)鵬.幹法(fǎ)脫硫石(shí)灰消化(huà)工藝[J]. 華(huá)電技術(shù)，2010，32（5）：74-79.
[6] 常熟大(da)衆鈣化(hua)物有些(xiē)公司.幹(gan)法脫硫(liu)用高比(bǐ)表面積(ji)♋氫氧化(huà)鈣制備(bèi)方法：中(zhong)國，101774620A[P]. 2025-12-17.
[7] 鍾偉(wei)飛，吳忠(zhōng)标.石灰(hui)消化工(gong)藝的研(yan)究與優(yōu)化[J]. 環境(jing)污染與(yu)防治，2004，26（6）：424-426，436.
[8] 塗(tu)開峰，楊(yang)國華，張(zhang)志學.粉(fen)體消石(shí)灰在雙(shuang)層濾料(liao)床♉中煙(yān)氣脫硫(liu)🔆試驗[J]. 甯(níng)波大學(xue)學報：理(lǐ)工版，2010，23（3）：117-1121.
[9] 矢(shǐ)橋工業(ye)株式會(huì)社.氫氧(yang)化鈣的(de)制備方(fāng)法：中國(guo)，1189814A[P]. 2025-12-17.
[10] Xu Jing，Chen Qinghua，Qian Qingrong. Application of hydrosoluble polymers to preparation of nanoscale calcium hydroxide [J]. Chemical Research in Chinese Universities，2004，20（2）：229-231.
[11] 梁鵬.内(nei)蒙古清(qīng)水河縣(xian)石灰岩(yán)特征及(ji)成因[J]. 中(zhong)國科🚶♀️技(jì)博覽，2015（18）：246.
[12] 馮(feng)增昭，彭(péng)勇明，金(jin)振奎，等(děng).中國早(zǎo)寒武世(shi)岩相古(gu)地理[J]. 古(gu)地理學(xue)🤞報，2002，4（1）：1-12.
[13] 馮小(xiǎo)平，周曉(xiao)東，謝峻(jun)林，等.石(shí)灰的煅(duan)燒工藝(yi)及其結(jié)構對活(huó)性💜度的(de)影響[J]. 武(wu)漢理工(gōng)大學學(xue)報，2004，26（7）：28-30.
[14] JTG E51—2009公路(lù)工程無(wu)機結合(hé)料穩定(ding)材料試(shi)驗規程(cheng)[S]
收稿日(rì)期：2025-12-17
作者(zhe)簡介：郝(hǎo)志飛（1990— ），男(nán)，在讀碩(shuo)士，研究(jiu)方向爲(wei)煤基固(gu)💛廢高值(zhi)化利用(yòng)。
通訊作(zuò)者：張印(yin)民
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