玉米秸秆灰制备白炭黑实验研究

【摘要】：目前玉米秸秆的有效利用率不高,且燃烧后的秸秆灰没有得到综合利用,不仅污染环境,还造成了资源的浪费。玉米秸秆灰中无定形二氧化硅含量较高,同时重金属杂质较少,是制备白炭黑的理想原料。本文采用沉淀法,对玉米秸秆灰制备白炭黑进行了实验研究。 以玉米秸秆灰为原料制备水玻璃的工艺研究中,以水玻璃模数和二氧化硅溶出率为指标,研究了反应条件即碱液浓度、料液比、反应时间以及反应温度这四个单因素对指标的影响规律。然后采用正交实验设计,对实验结果进行了极差分析、方差分析以及效应分析,三种分析方法得出的结论基本一致,得出制备水玻璃的最优工艺条件:碱液浓度为2mol/L,料液比为1:4g/mL,反应时间为6h,反应温度为115℃。综合目前的研究现状,分别讨论了因素水玻璃浓度、反应温度、反应终点PH、酸溶液种类、浓度以及添加速度、搅拌速度、陈化时间等因素对白炭黑质量的影响,并确定了影响因素的取值范围。以最佳工艺条件制备的水玻璃为原料,采用硫酸沉淀法,研究了制备白炭黑的工艺条件,以纯度为指标,以水玻璃浓度、硫酸溶液浓度以及反应温度为影响因素,进行部分正交多项式回归设计,分析实验结果。研究发现反应温度、酸溶液浓度以及水玻璃的浓度等对白炭黑的质量有不同程度的影响,得到制备白炭黑的较优工艺条件为:水玻璃的浓度13波美度、反应温度78℃、硫酸溶液浓度15%,得到的白炭黑的纯度为97.68%。 最后对样品的特性进行了表征,测得样品的各项指标均优于国标HG/T3061-2008要求,同时对样品的折光率、透光率、吸水值以及钠含量等进行测定。 【关键词】：玉米秸秆灰 白炭黑 水玻璃 沉淀法 实验研究
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ177.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 课题背景9-10
• 1.1.1 秸秆灰的简介9-10
• 1.1.2 秸秆灰的综合利用10
• 1.2 秸秆灰的研究现状10-13
• 1.3 白炭黑的研究现状13-16
• 1.3.1 白炭黑的性质和结构13
• 1.3.2 国内外白炭黑生产能力和市场分析13-16
• 1.4 白炭黑的制备方法16-22
• 1.5 白炭黑的应用22-25
• 1.6 课题研究的主要内容25-26
• 第2章 玉米秸秆灰制备水玻璃实验研究26-47
• 2.1 引言26
• 2.2 实验材料与仪器26-29
• 2.3 实验方法29-31
• 2.3.1 玉米秸秆灰原料成分分析29
• 2.3.2 实验流程29
• 2.3.3 水玻璃模数测定29-31
• 2.3.4 Si0_2 溶出率测定31
• 2.4 结果与讨论31-35
• 2.4.1 玉米秸秆灰原料成分分析31-32
• 2.4.2 水玻璃制备工艺中各影响因素的研究32-35
• 2.5 玉米秸秆灰制备水玻璃工艺优化35-46
• 2.5.1 玉米秸秆灰制备水玻璃正交实验设计35-37
• 2.5.2 正交设计实验结果37-38
• 2.5.3 实验结果的极差分析38-40
• 2.5.4 实验结果的方差分析40-44
• 2.5.5 实验结果的效应分析44-46
• 2.6 本章小结46-47
• 第3章 水玻璃制备白炭黑实验研究47-61
• 3.1 引言47
• 3.2 实验材料与方法47-48
• 3.2.1 实验原料、试剂及仪器47-48
• 3.2.2 实验方法48
• 3.3 白炭黑质量影响因素分析48-52
• 3.3.1 酸的选取以及滴定方案的确定48-49
• 3.3.2 搅拌速度和陈化时间的影响49
• 3.3.3 改性剂的影响49-50
• 3.3.4 水玻璃浓度的影响50-51
• 3.3.5 反应温度和终点pH的影响51
• 3.3.6 硫酸溶液浓度以及添加速度的影响51-52
• 3.4 部分正交多项式回归设计52-60
• 3.4.1 回归设计相关理论52-54
• 3.4.2 因素及其水平选取54-55
• 3.4.3 结果分析与讨论55-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第4章 白炭黑性能检测及分析61-67
• 4.1 引言61
• 4.2 实验试剂与仪器61-62
• 4.3 实验方法62-64
• 4.4 实验结果与讨论64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-76
• 致谢76

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