玉米秸稈灰制備白炭黑實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：目前玉米秸稈的有效利用率不高,且燃燒后的秸稈灰沒有得到綜合利用,不僅污染環(huán)境,還造成了資源的浪費(fèi)。玉米秸稈灰中無定形二氧化硅含量較高,同時(shí)重金屬雜質(zhì)較少,是制備白炭黑的理想原料。本文采用沉淀法,對玉米秸稈灰制備白炭黑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 以玉米秸稈灰為原料制備水玻璃的工藝研究中,以水玻璃模數(shù)和二氧化硅溶出率為指標(biāo),研究了反應(yīng)條件即堿液濃度、料液比、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度這四個(gè)單因素對指標(biāo)的影響規(guī)律。然后采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了極差分析、方差分析以及效應(yīng)分析,三種分析方法得出的結(jié)論基本一致,得出制備水玻璃的最優(yōu)工藝條件:堿液濃度為2mol/L,料液比為1:4g/mL,反應(yīng)時(shí)間為6h,反應(yīng)溫度為115℃。綜合目前的研究現(xiàn)狀,分別討論了因素水玻璃濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)終點(diǎn)PH、酸溶液種類、濃度以及添加速度、攪拌速度、陳化時(shí)間等因素對白炭黑質(zhì)量的影響,并確定了影響因素的取值范圍。以最佳工藝條件制備的水玻璃為原料,采用硫酸沉淀法,研究了制備白炭黑的工藝條件,以純度為指標(biāo),以水玻璃濃度、硫酸溶液濃度以及反應(yīng)溫度為影響因素,進(jìn)行部分正交多項(xiàng)式回歸設(shè)計(jì),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、酸溶液濃度以及水玻璃的濃度等對白炭黑的質(zhì)量有不同程度的影響,得到制備白炭黑的較優(yōu)工藝條件為:水玻璃的濃度13波美度、反應(yīng)溫度78℃、硫酸溶液濃度15%,得到的白炭黑的純度為97.68%。 最后對樣品的特性進(jìn)行了表征,測得樣品的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國標(biāo)HG/T3061-2008要求,同時(shí)對樣品的折光率、透光率、吸水值以及鈉含量等進(jìn)行測定。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈灰 白炭黑 水玻璃 沉淀法 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TQ177.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-26
• 1.1 課題背景9-10
• 1.1.1 秸稈灰的簡介9-10
• 1.1.2 秸稈灰的綜合利用10
• 1.2 秸稈灰的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 白炭黑的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 白炭黑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)13
• 1.3.2 國內(nèi)外白炭黑生產(chǎn)能力和市場分析13-16
• 1.4 白炭黑的制備方法16-22
• 1.5 白炭黑的應(yīng)用22-25
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容25-26
• 第2章 玉米秸稈灰制備水玻璃實(shí)驗(yàn)研究26-47
• 2.1 引言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器26-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法29-31
• 2.3.1 玉米秸稈灰原料成分分析29
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)流程29
• 2.3.3 水玻璃模數(shù)測定29-31
• 2.3.4 Si0_2 溶出率測定31
• 2.4 結(jié)果與討論31-35
• 2.4.1 玉米秸稈灰原料成分分析31-32
• 2.4.2 水玻璃制備工藝中各影響因素的研究32-35
• 2.5 玉米秸稈灰制備水玻璃工藝優(yōu)化35-46
• 2.5.1 玉米秸稈灰制備水玻璃正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)35-37
• 2.5.2 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果37-38
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析38-40
• 2.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差分析40-44
• 2.5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的效應(yīng)分析44-46
• 2.6 本章小結(jié)46-47
• 第3章 水玻璃制備白炭黑實(shí)驗(yàn)研究47-61
• 3.1 引言47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法47-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器47-48
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法48
• 3.3 白炭黑質(zhì)量影響因素分析48-52
• 3.3.1 酸的選取以及滴定方案的確定48-49
• 3.3.2 攪拌速度和陳化時(shí)間的影響49
• 3.3.3 改性劑的影響49-50
• 3.3.4 水玻璃濃度的影響50-51
• 3.3.5 反應(yīng)溫度和終點(diǎn)pH的影響51
• 3.3.6 硫酸溶液濃度以及添加速度的影響51-52
• 3.4 部分正交多項(xiàng)式回歸設(shè)計(jì)52-60
• 3.4.1 回歸設(shè)計(jì)相關(guān)理論52-54
• 3.4.2 因素及其水平選取54-55
• 3.4.3 結(jié)果分析與討論55-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第4章 白炭黑性能檢測及分析61-67
• 4.1 引言61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器61-62
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法62-64
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 致謝76

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