煤气化飞灰合成有序介孔纳米氧化硅及其吸附罗丹明B的性能

• Published in: 煤炭学报 Vol. 47; no. 11; pp. 3990 - 3997
• Main Authors: 刘艳芳, 崔龙鹏, 侯吉礼
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中石化石油化工科学研究院有限公司,北京 100083 01.11.2022
• Subjects: 罗丹明B(RhB); 飞灰; 介孔纳米氧化硅; 微波; 煤气化; 吸附
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.L022.1118

TQ536.4; 煤气化飞灰是煤气化产生的固体废物,其产量逐年增多.受建材市场需求减弱的影响,煤气化飞灰制备建工建材的传统利用方式受限,亟待寻求高附加值利用技术.以煤气化飞灰为硅源制备硅基材料可实现其高附加值利用,但硅提取效率低及所制备材料性能较差限制了该技术的应用.基于此,以Shell粉煤气化飞灰为硅源,采用微波加热碱溶(微波法)提取硅-水热合成两步法制备了有序介孔纳米氧化硅(mSiO2),并对比了微波法和常规水热法在提取Shell粉煤气化飞灰中硅元素,以及以2种方法所得提取液为硅源制备的氧化硅性能上的差异.采用小角XRD、N2吸附/脱附、TEM、FTIR和Zeta电位等方法对所制备纳米氧化硅的结构、形貌、官能团和表面电位进行表征,并研究了其对废水中染料罗丹明B(RhB)的吸附性能.结果表明:微波法能快速、高效、选择性地提取煤气化飞灰中的硅元素,碱灰比(NaOH与煤气化飞灰的质量比)为0.5、反应时间为30 min时硅的提取率达20.2％,且除低浓度的铝元素外,无其他杂质元素溶出,利于高纯度纳米氧化硅的合成.碱灰比在0.5～1.5时,相同条件下,微波法提取的Si元素浓度为水热法的2.4～3.3倍.采用微波加热碱溶提取硅-水热合成两步法制备的氧化硅为高度有序的介孔材料,比表面积高达1 069 m2/g,孔体积高达1.02 cm3/g,孔径在2～6 nm,Zeta电位为-63.2 mVomSiO2对废水中RhB具有良好的吸附能力,室温下可在10 min内将溶液中的RhB吸附去除90％以上,最大去除率达96％,是以水热法所得提取液制备的介孔氧化硅的1.9倍.mSiO2良好的吸附性能归因于其多孔结构和丰富的表面负电荷.吸附RhB后的纳米氧化硅可通过煅烧再生.良好的吸附能力和易再生优势,使其在吸附领域具有广阔应用前景.