陜西粉煤灰的活性由結(jié)構(gòu)致密且具有較高化學(xué)穩(wěn)定性的玻璃體決定,吸附能力較差,對陜西粉煤灰進(jìn)行改性可以增強(qiáng)其活性,進(jìn)一步改善吸附性能。
改性陜西粉煤灰吸附性能的提高可以通過2個方面來實現(xiàn):一是釆用物理方法打開粉煤灰顆粒內(nèi)的孔穴,提高孔隙率,增大比表面積;二是利用化學(xué)反應(yīng)增加吸附活性位點(diǎn),增強(qiáng)粉煤灰的化學(xué)性能,使其同時具有沉淀絮凝的作用。粉煤灰的改性方式主要包括物理、化學(xué)和聯(lián)合改性。
1、機(jī)械力改性
機(jī)械力改性主要通過物理外力降低粉煤灰的粒度,增加粉煤灰與污染物的接觸面積來提高吸附能力,具有操作簡便的特點(diǎn)。
2、高溫焙燒改性
高溫焙燒改性是利用高溫直接破壞粉煤灰的玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使其表面變得疏松多孔,表面積增大。溫度的升高使粉煤灰表面的水分蒸發(fā),暴露出更多的活性位點(diǎn),從而增強(qiáng)其吸附能力。
3、微波改性
基于微波加熱的基礎(chǔ),微波可與材料相互作用,產(chǎn)生新的作用機(jī)理,從而輔助材料改性。粉煤灰內(nèi)部的大量極性物質(zhì)可以吸收微波能量促使SiO2-Al2O3鍵斷裂。由于微波的選擇性加熱和化學(xué)反應(yīng)速率對溫度的敏感性,可用來輔助化學(xué)反應(yīng)以加快反應(yīng)速率,故常將微波與化學(xué)方法聯(lián)合對粉煤灰進(jìn)行改性。
4、超聲波改性
超聲波改性是利用超聲波的空化和機(jī)械破碎作用破壞粉煤灰的玻璃體結(jié)構(gòu),減小粒徑,增大其比表面積。超聲波也常用于輔助粉煤灰的化學(xué)改性。
繆應(yīng)菊等制備了超聲波輔助堿改性粉煤灰。
5、堿改性
堿改性可以利用堿與粉煤灰中的SiO2、Al2O3作用腐蝕玻璃體表面,生成大量多孔結(jié)構(gòu)和表面羥基結(jié)構(gòu),增大粉煤灰的孔隙率和比表面積。
6、酸改性
酸改性與堿改性機(jī)理相似,都是通過腐蝕粉煤灰的玻璃體結(jié)構(gòu)來增大比表面積。
7、鹽改性
鹽改性是利用鹽改性劑中的陽離子如Al3+、Na+、Ca2+等與溶液中的陽離子在粉煤灰表面及孔道內(nèi)進(jìn)行交換,生成相應(yīng)沉淀物或氧化物,從而達(dá)到去除溶液中污染物的目的。
8、火法改性
粉煤灰的化學(xué)改性分為干法和濕法兩大類,其中酸改性、堿改性、鹽改性等都屬于濕法改性;火法改性屬于干法改性。火法改性通常是將粉煤灰與助溶劑按照一定比例混合后,在800~900℃高溫下熔融,使粉煤灰分解,經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)得到改性粉煤灰。
9、聯(lián)合改性
當(dāng)前更多研究通過將2種或多種改性方法聯(lián)合使用對粉煤灰進(jìn)行改性,結(jié)合各自的特點(diǎn),以取得更好的改性效果。比如采用物理方法輔助化學(xué)改性,加快化學(xué)反應(yīng)過程;或者將2種或多種化學(xué)改性劑聯(lián)合使用等。
聯(lián)合改性結(jié)合了2種甚至多種改性方法的優(yōu)勢,在對粉煤灰的改性過程中發(fā)揮協(xié)同作用提高粉煤灰的吸附效果,改性效果比單一改性更加顯著。
除上述改性方法外,利用殼聚糖、氧化鈣、表面活性劑等對粉煤灰進(jìn)行化學(xué)改性也取得了較好的效果。