稻殼灰制備納米級(jí)白炭黑及其特性表征.pdf

1、白炭黑是白色粉末狀x-射線無(wú)定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑即非晶態(tài)二氧化硅，又名水合二氧化硅，具有高純度、低密度、高比表面積、分散性好等特點(diǎn)、光學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)良。廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、醫(yī)藥、涂料，日用化工，催化劑載體，高分子復(fù)合材料，電子封裝材料，精密陶瓷材料等許多行業(yè)，特別是近年來(lái)，白炭黑在軍事、通訊、電子、激光技術(shù)等領(lǐng)域有了越來(lái)越

2、廣泛的作用。
　　 我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)稻大國(guó)，稻殼作為稻谷加工后的主要副產(chǎn)品大多作為廢棄物，不足10％作為初級(jí)燃料利用，這不僅是資源的極大浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境也造成很大的污染，稻殼的綜合利用一直是人們研究的課題之一。由于稻殼中含有大量的碳，是制備活性炭極好的原料，并且稻殼中含有16％-20％的無(wú)定形水合二氧化硅，燃燒后主要成分為二氧化硅，其它礦物雜質(zhì)含量很少，是生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品白炭黑的理想原料。
　　 本文首次系統(tǒng)的研究了以稻殼灰為原

3、料，經(jīng)過生成水玻璃的中間環(huán)節(jié)制備納米級(jí)白炭黑的化學(xué)沉淀法。首先研究了由稻殼灰制備水玻璃及副產(chǎn)物活性炭的工藝條件，并確定了最佳反應(yīng)條件：①稻殼灰制備水玻璃最佳工藝條件：當(dāng)溫度為100℃，堿液濃度為2mol/l,反應(yīng)時(shí)間為4h，料液比為1∶2.5時(shí)制得的水玻璃模數(shù)可以達(dá)到3.65，SiO2溶出率達(dá)到97.43％，根據(jù)工業(yè)液體硅酸鈉的模數(shù)指標(biāo)(GB/T4209-1996)，符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；②由稻殼灰制備水玻璃得到的濾渣制備活性炭的最佳工藝路線：

4、料液比為1∶2.5，活化液濃度為40％，活化溫度為800℃，活化時(shí)間為30min時(shí)制備的活性炭亞甲基藍(lán)吸附值可以達(dá)到16.92ml/0.1g，對(duì)比稻殼活性炭質(zhì)量分析表(GB/T12496-1996)高出一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 其次本文通過研究由水玻璃制備納米級(jí)白炭黑的工藝條件，以及影響產(chǎn)品質(zhì)量的各主要因素，并對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量的多種途徑做了初步探討。篩選出了最佳工藝條件：水玻璃濃度為13-16Be,反應(yīng)溫度為50-60℃,硫酸濃度為0.4

5、-1.0mol/l,反應(yīng)終止時(shí)pH為4-10,反應(yīng)時(shí)間為50-90min。在此條件下，通過驗(yàn)證試驗(yàn)，得出白炭黑的粒徑為74.7706nm，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
　　 最后對(duì)制備的納米級(jí)白炭黑進(jìn)行理化性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)本試驗(yàn)制備的納米級(jí)白炭黑產(chǎn)品明顯高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)其指標(biāo)高于現(xiàn)行同行業(yè)產(chǎn)品。通過對(duì)納米級(jí)白炭黑進(jìn)行紅外光譜分析、X-ray、熱失重曲線分析、TEM分析分析發(fā)現(xiàn)納米級(jí)白炭黑中的二氧化硅為無(wú)定形水合二氧化硅，形狀為球形，