鈦礦渣制備鈦硅鋁凝膠及其性能研究.pdf

1、含鈦型高爐渣是目前世界上較難利用的工業(yè)廢棄物之一。雖然各國(guó)科學(xué)家仍在積極地研究廢棄的含鈦高爐渣的實(shí)用方法,但均未有顯著的成果。高鈦型高爐渣是我國(guó)攀鋼出產(chǎn)的特殊廢渣,幾十年的研究雖然取得了很大的成績(jī),但由于多種原因,至今利用率仍然不高。因此,含鈦高爐渣依舊大量堆積,既造成占用大量的耕地面積,嚴(yán)重的環(huán)境污染；又加重了企業(yè)的生產(chǎn)成本。鈦礦渣中含有多種金屬元素,尤其是其中的鈦、硅、鋁元素若能加以利用,不但能夠緩解由于堆積而造成的環(huán)境污染問(wèn)題,又

2、能降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。
　　 本文研究了以攀鋼公司廢棄的含鈦高爐渣為原料,探討了制備含有鈦、硅、鋁三種元素的復(fù)合溶膠；研究了鈦硅鋁復(fù)合溶膠的光催化特性及在常壓下制備氣凝膠。本文采用了堿熔法是鈦礦渣中的鈦、硅、鋁三種元素最大可能地轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄猿煞?。本文研究了鈦礦渣與堿(碳酸鈉)的比例、煅燒時(shí)間、煅燒溫度、溶劑水與共熔渣的質(zhì)量比等對(duì)鈦礦渣溶解性的影響。共熔渣溶解、過(guò)濾后,將濾液通過(guò)強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,得到交換后的溶液即是膠體溶液。

3、研究了離子交換速度對(duì)溶膠液體的表觀顏色的影響,溶膠的黏度、粒徑、ζata電位的變化,以及溶膠對(duì)甲基橙、亞甲基藍(lán)、品紅三種有機(jī)物光催化降解隨pH值、降解時(shí)間、有機(jī)物初始濃度的變化規(guī)律。同時(shí),對(duì)制備凝膠和自清潔玻璃進(jìn)行了研究。在制備凝膠的過(guò)程中研究了溶膠的膠凝化時(shí)間、老化改性、凝膠的干燥溫度、干燥時(shí)間等對(duì)凝膠性能的影響,采用X射線衍射儀、掃描電鏡、傅立葉紅外光譜儀等手段對(duì)凝膠進(jìn)行了表征,研究了凝膠對(duì)有機(jī)物的光催化降解性能隨pH值、降解時(shí)間、

4、有機(jī)物的初始濃度、凝膠加入量、凝膠煅燒溫度的變化規(guī)律。在制備自清潔玻璃的過(guò)程采用浸漬-提拉法將溶膠附在玻璃上,研究了涂膜后玻璃透光率的變化。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:以鈦礦渣為原料,制備 TiO2-SiO2-Al2O3具有光催化降解效應(yīng)的溶膠、凝膠及自清潔玻璃的方法是可行的。鈦礦渣的煅燒制度為堿與鈦礦渣的質(zhì)量比為0.96,煅燒溫度為1100℃,煅燒時(shí)間為120min；在浸出時(shí)共熔渣的粉末細(xì)度為25μm,浸出液水與共熔渣的質(zhì)量比為10

5、:1,在室溫條件下攪拌120min,離子交換速度為2s/d可得到無(wú)色透明的溶膠。溶膠粘度隨著pH值的增加而增加,溶膠粒子的粒徑在酸性條件下隨pH值的增大而增大。溶膠在pH值為2.0,甲基橙溶液的初始濃度為10mg/L,光照時(shí)間為80min時(shí),溶膠對(duì)甲基橙的降解效率可達(dá)到98.4％。在凝膠老化處理的過(guò)程中,老化溫度為40℃,調(diào)節(jié)溶膠的pH值在2.5-3.0之間使之成為凝膠,凝膠的干燥溫度為120℃,干燥時(shí)間為48h,最終可得到比表面積達(dá)2