一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法。所述方法为：已预处理的粉煤灰细灰作为原料，首先配制不同比例的浓硫酸与金属氧化物的混合料浆；然后将其置于马弗炉内焙烧，即可得到焙烧熟料；再经过水浸溶出过程可将粉煤灰中的可溶盐溶出，水洗、干燥后得到粉煤灰多孔微珠；最后用有机改性剂对所得的粉煤灰微珠进行改性，使二者进行充分混合，室温下陈化一定时间即可得到粉煤灰多孔微珠除味剂。本发明的工艺过程简单、生产成本低，同时所制备的微珠材料的孔结构可以调控，通过对其进行改性处理能够有效的吸收有害气体，充分实现了固体废弃物的高效利用。

权利要求

1.一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将经过分级、烘干得到的粉煤灰细灰为原料，按照浓硫酸与粉煤灰中金属氧化物的摩尔比，配置不同比例的混合料浆；（2）将上述所得料浆置于陶瓷坩埚中，在马弗炉内于一定条件下焙烧；（3）将获得的焙烧熟料采用水浸溶出的方法将其中的可溶盐溶出，水洗、干燥后得到粉煤灰多孔微珠；（4） 用有机改性剂对所得的粉煤灰多孔微珠进行改性处理，使二者混合均匀，室温下陈化一定时间，得到粉煤灰多孔微珠除味剂。

2.根据权利要求1所述粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的烘干温度为120℃，直至粉煤灰达到恒重，所述粉煤灰细灰的粒度为D90=14.299 µm。

3.根据权利要求1所述粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的浓硫酸与金属氧化物的酸灰比为0.4-1.8。

4.根据权利要求1所述粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的焙烧条件为：焙烧温度为180℃-300℃，所述的焙烧时间为15 min-150 min。

5.根据权利要求1所述粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的经水浸溶出过程所得的粉煤灰多孔微珠的pH控制在6左右，干燥后所得的粉煤灰多孔微珠的水分含量小于1%。

6.根据权利要求1所述粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的有机改性剂为硅烷类偶联剂及硬脂酸；有机改性剂的添加量为0.1%-3.0%；陈化时间大于10 h。

说明书

一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 粉煤灰是燃煤电厂排出的一种主要固体废弃物。煤粉炉是目前燃煤电厂最为常用的炉型之一，煤粉炉粉煤灰也是产量最大的粉煤灰类型。煤粉炉粉煤灰主要是由不同粒径的微珠组成，存在少量不规则的颗粒，其主要化学成分为SiO2、Al2O3和其他金属氧化物，晶体物相主要为莫来石和刚玉。由于煤粉炉锅炉内的燃烧温度较高，煤粉中的部分无机矿物会在高温作用下发生熔融，从而在表面张力的作用下形成的球状固体颗粒即为粉煤灰微珠。因为粉煤灰微珠具有较好的流动性和分散性等优点，普遍应用于橡胶、塑料的填料及吸附剂等领域，这也在一定程度上解决了粉煤灰堆放给环境带来的问题。

[0003] 随着工业的不断发展，环境污染日益成为社会面临的巨大问题。环境和建筑材料中存在的甲醛、苯类化合物、VOC等有害物质，若人们长期接触这些物质，会对人们的身体健康产生严重的危害。因此，科研工作者们致力于研究除味剂，以期找到一种价格低廉、除味效率高且容易获得的的除味剂。

[0004] CN201610271586.4公开了一种具有降解性能的固态空气净化除味剂及制备方法。该发明将酒石酸与4A沸石和硅藻土混合在一起并发生化学反应，之后对所得的产物进行烘干和粉碎处理，再将粉末状的物质与磷酸和高锰酸钾进行陈化处理，最后进行造粒和烘干处理，即可得到固态空气净化除味剂产品。该方法所得的除味剂虽具有较好的除味效果，但是工艺过程较为复杂。CN201710474172.6公开了一种橡胶除味剂及其制备方法。该发明所得的橡胶除味剂由60-80％的硅藻土，15-35％的木醋液，2-8％的十八烷基胺组成，通过物理遮盖和化学反应的双重作用，促进其与橡胶的结合，充分与臭味分子发生化学反应，以达到除味的目的。CN201611010540.3公开了一种除味剂的制备方法。该方法主要将硅酸盐矿粉和硅藻土分别在盐酸溶液中浸泡后进行烘干，将上述所得的矿粉和硅藻土与碳酸钙、工业氯化钠、金属钠盐按一定比例混合后放入回转窑煅烧得到金属氧化物与硅酸盐的结合物，经冷却、粉磨、筛选、浸润和烘干即可得到所需的产品。CN201710753409.4公开了一种低气味塑料母粒的制备方法。该方法将四丁基氟化铵、乙二胺丙磺酸钠、茴香醇、肉桂酸苯甲酯混合后，于一定转速下持续搅拌一定时间，即可得到塑料除味剂；然后将聚氯乙烯树脂、白胶香、滑石粉、偶联剂、抗氧化剂和塑料除味剂高速混合均匀后，用塑料挤出机挤出造粒，制得低气味塑料母粒。该方法虽然操作简单，成本低廉，但是其并不能从根本上解决有机成分散发的味道。

[0005] 针对目前市场上所出现的除味剂产品(活性炭等无机或有机物质)，因其持久性差、工艺繁琐不适合大规模生产等问题，寻找一种价格低廉、工艺简单且除味效率高的除味剂成为当下研究的重点。而煤粉炉粉煤灰微珠因其廉价易得、具有良好的分散性和流动性，可将其应用于除味剂方面。

发明内容

[0006] 本发明旨在提供一种粉煤灰多孔微珠除味剂的制备方法。该方法具有工艺过程简单、生产成本低，且制得的除味剂除味效率较高的特点。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0008] (1)以经过分级、烘干得到的粉煤灰细灰为原料，配制不同比例的浓硫酸与金属氧化物的混合料浆；

[0009] (2)将上述所得料浆置于陶瓷坩埚中，在马弗炉内于一定条件下焙烧；

[0010] (3)将获得的焙烧熟料采用水浸溶出的方法将其中的可溶盐溶出，水洗、干燥后得到粉煤灰多孔微珠；

[0011] (4)用有机改性剂对所得的粉煤灰多孔微珠进行改性处理，使二者混合均匀，室温下陈化一定时间，得到粉煤灰多孔微珠除味剂。

[0012] 步骤(1)中所述的烘干温度为120℃，直至粉煤灰达到恒重，所述粉煤灰细灰的粒度为D90＝14.299μm。

[0013] 步骤(1)中所述的浓硫酸与金属氧化物的酸灰比为0.4-1.8。

[0014] 步骤(2)中所述的焙烧条件为：焙烧温度为180℃-300℃，所述的焙烧时间为15min-150min。

[0015] 步骤(3)中所述的经水浸溶出过程所得的粉煤灰多孔微珠的pH控制在6左右，干燥后所得的粉煤灰多孔微珠的水分含量小于1％。

[0016] 步骤(4)中所述的有机改性剂为硅烷类偶联剂及硬脂酸；有机改性剂的添加量为0.1％-3.0％；陈化时间大于10h。

[0017] 采用上述粉煤灰多孔微珠除味剂的方法制备粉煤灰多孔微珠除味剂。

[0018] 本发明的有益效果在于：

[0019] 1.本发明实现了粉煤灰的高附加值利用，通过调控焙烧条件，从而实现粉煤灰多孔微珠孔容和孔径可控的目的；

[0020] 2.充分利用了粉煤灰微珠颗粒微细、高分散性和流动性的特点，有利于其在高分子材料中均匀分散；

[0021] 3.通过使用偶联剂对粉煤灰多孔微珠进行表面改性，提高了粉煤灰多孔微珠与高分子材料的相容性；

[0022] 4.制备过程简单、可行性强、成本低廉、除味效果优异，同时实现固废的资源化利用。具体实施方式：

[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

[0024] 粉煤灰多孔微珠除味剂的制备原料为内蒙某电厂产出，其化学成分如表1所示。

[0025] 表1为煤粉炉粉煤灰化学组成(wt.％)

[0026]

[0027] 下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明：

[0028] 实施例1

[0029] 选用上述煤粉炉粉煤灰(如表1)，采用硫酸焙烧法制备粉煤灰多孔微珠。煤粉炉粉煤灰经过分级、烘干，得到试验用原料(粉煤灰细灰)；将浓硫酸与粉煤灰中金属氧化物的摩尔比1.8配料后在马弗炉内于300℃下反应150min；取焙烧后的熟料在水浸条件于90℃下溶出1h，水洗溶出渣至pH＝6左右，120℃干燥后即可得到粉煤灰多孔微珠。加入粉煤灰多孔微珠质量分数为2％的有机改性剂硬脂酸，混合均匀后，室温下陈化12h，得到粉煤灰多孔微珠除味剂。所得粉煤灰多孔微珠的比表面积为28.603m2/g，平均孔径为9.45nm。

[0030] 将30.0g聚丙烯(PP)、0.6g硬脂酸及0.6g粉煤灰多孔微珠除味剂高速混合均匀后，得到混合料。将混合料放入170℃的密炼机中在转速为30r/min下密炼5min混炼均匀。之后将混炼后的物料在180℃的平板硫化仪上压板，压力为5MPa，压板时间1min。待温度降至室温后，取出压好的片。将压好的片切成质量均匀的小颗粒，取3g待测小颗粒在120℃的温度加热5h，用GC-FID(气相色谱-氢火焰离子化检测器)检测有机挥发物的含量。样品中TVOC(总挥发性有机化合物含量)要取3次测量结果的平均值。

[0031] 实施例2

[0032] 选用上述煤粉炉粉煤灰(如表1)，采用硫酸焙烧法制备粉煤灰多孔微珠。煤粉炉粉煤灰经过分级、烘干，得到试验用原料(粉煤灰细灰)；将浓硫酸与粉煤灰中金属氧化物的摩尔比1.0配料后在马弗炉内于220℃下反应120min；取焙烧后的熟料在水浸条件于90℃下溶出1h，水洗溶出渣至pH＝6左右，120℃干燥后即可得到粉煤灰多孔微珠。加入粉煤灰多孔微珠质量分数为3％的有机改性剂硬脂酸，混合均匀后，室温下陈化12h，得到粉煤灰多孔微珠除味剂。所得粉煤灰多孔微珠的比表面积为20.541m2/g，平均孔径为4.28nm。

[0033] 将30.0g聚丙烯(PP)、0.9g硬脂酸及0.4g粉煤灰多孔微珠除味剂高速混合均匀后，得到混合料。将混合料放入170℃的密炼机中在转速为30r/min下密炼5min混炼均匀。之后将混炼后的物料在180℃的平板硫化仪上压板，压力为5MPa，压板时间1min。待温度降至室温后，取出压好的片。将压好的片切成质量均匀的小颗粒，取3g待测小颗粒在120℃的温度加热5h，用GC-FID(气相色谱-氢火焰离子化检测器)检测有机挥发物的含量。样品中TVOC(总挥发性有机化合物含量)要取3次测量结果的平均值。

[0034] 实施例3

[0035] 选用上述煤粉炉粉煤灰(如表1)，采用硫酸焙烧法制备粉煤灰多孔微珠。煤粉炉粉煤灰经过分级、烘干，得到试验用原料(粉煤灰细灰)；将浓硫酸与粉煤灰中金属氧化物的摩尔比0.6配料后在马弗炉内于180℃下反应100min；取焙烧后的熟料在水浸条件于90℃下溶出1h，水洗溶出渣至pH＝6左右，120℃干燥后即可得到粉煤灰多孔微珠。加入粉煤灰多孔微珠质量分数为0.5％的有机改性剂硬脂酸，混合均匀后，室温下陈化12h，得到粉煤灰多孔微2
珠除味剂。所得粉煤灰多孔微珠的比表面积为13.066m/g，平均孔径为3.82nm。

[0036] 将30.0g聚丙烯(PP)、0.15g硬脂酸及0.2g粉煤灰多孔微珠除味剂高速混合均匀后，得到混合料。将混合料放入170℃的密炼机中在转速为30r/min下密炼5min混炼均匀。之后将混炼后的物料在180℃的平板硫化仪上压板，压力为5MPa，压板时间1min。待温度降至室温后，取出压好的片。将压好的片切成质量均匀的小颗粒，取3g待测小颗粒在120℃的温度加热5h，用GC-FID(气相色谱-氢火焰离子化检测器)检测有机挥发物的含量。样品中TVOC(总挥发性有机化合物含量)要取3次测量结果的平均值。

[0037] 对比例1

[0038] 不添加粉煤灰多孔微珠除味剂，其它操作步骤同上述实施例1完全相同。

[0039] 分别用各实施例和对比例的方法测定有机挥发物的含量，试验结果如表2所示。

[0040] 表2有机挥发物的含量

[0041]