摘(zhai) 要：選取内(nei)蒙古清水(shui)河優質石(shí)灰石爲原(yuán)料，經煅燒(shao)和粉碎，在(zài)消化過程(cheng)中加入含(hán)羟基的有(you)機化合物(wù)，濕🧑🏽🤝🧑🏻法改性(xing)制備高比(bi)表面積氫(qīng)氧化鈣。研(yán)究了丙二(èr)醇、三乙醇(chun)胺、聚乙二(èr)醇（1000）3 種改性(xing)劑對氫氧(yǎng)化鈣比表(biao)面積的影(ying)響。利用 X 射(she)線衍射儀(yí)（XRD）、掃描電🌏鏡(jing)（SEM）和比表面(miàn)積分析儀(yí)（BET）表征了氫(qing)氧化鈣樣(yàng)品的物相(xiang)組成、顯🌈微(wei)結構和比(bi)表面積。結(jié)果表明：在(zài)石灰消化(hua)過程中🛀加(jiā)入含羟基(jī)的有機化(hua)合物可以(yǐ)增大氫氧(yang)化鈣的比(bǐ)表面積，制(zhi)得的氫氧(yang)化鈣表面(miàn)呈片🔞層狀(zhuang)結構；當丙(bǐng)二醇添加(jiā)量爲石灰(hui)😘質量的 10%時(shi)，制得氫氧(yang)化🐪鈣比表(biao)面積達到(dào) 47.415 6 m²/g。
關鍵詞：氫(qīng)氧化鈣；濕(shī)法；改性；比(bi)表面積
氫(qīng)氧化鈣一(yi)般是由生(shēng)石灰與水(shuǐ)消化生成(chéng)的一種無(wu)機粉體[1-2] 。因(yīn)原料石灰(huī)石分布廣(guang)泛、合成工(gōng)藝簡單、價(jià)格低廉，氫(qīng)🧡氧化鈣被(bei)廣泛應用(yong)于建築、塗(tu)料、水處理(li)、環境污染(rǎn)控制等方(fāng)面[3-4] 。尤其在(zai)逐漸成熟(shu)的幹法和(hé)半幹法煙(yān)氣脫硫中(zhong)[5] ，氫氧化鈣(gài)作爲最常(chang)用的吸收(shōu)劑，其性能(néng)的優劣直(zhí)接影響脫(tuo)硫☁️效果[6-8] 。氫(qīng)氧化鈣淨(jìng)化煙氣過(guo)程一般是(shi)利用煙氣(qi)中的酸性(xing)氣㊙️體與氫(qīng)氧化鈣進(jìn)行氣固接(jie)觸導緻的(de)酸堿反應(ying)或🧑🏾🤝🧑🏼相關吸(xī)附，決定反(fan)應的一個(ge)重要因素(sù)就是固體(ti)的比🐆表面(miàn)積[9-10] ，因此制(zhi)備高比表(biao)面積的氫(qīng)氧化鈣對(duì)煙氣淨化(hua)及相關方(fāng)面的應用(yong)至關重要(yào)。氫氧化鈣(gai)是具有極(jí)性的無機(jī)化合物，對(duì)氫氧化♻️鈣(gài)進行表面(miàn)改性可以(yi)利🎯用含羟(qiǎng)基的有機(ji)化合物[11] 。筆(bǐ)者通過加(jia)入含羟基(ji)的有機改(gǎi)性劑濕法(fǎ)制備氫氧(yǎng)化鈣，考⭕察(chá)了聚乙二(èr)醇（1000）、丙二醇(chún)和三乙醇(chun)胺對氫🏒氧(yǎng)化鈣比表(biao)面🧑🏾🤝🧑🏼積的影(ying)響，比較了(le)不同改性(xing)劑在不同(tong)投入量下(xia)制得氫氧(yang)化鈣的♻️比(bǐ)表面積，制(zhi)備出分散(sàn)性好、比表(biao)面積大的(de)氫氧化鈣(gài)[7] 。
1 實驗部分(fen)
1.1 原料與試(shi)劑
石灰石(shí)選自内蒙(meng)古清水河(he)暖泉地區(qū)寒武系地(di)層[12-13] ，主要化(huà)學成分見(jian)表1。丙二醇(chun)、三乙醇胺(an)、聚乙二醇(chún)（1000）、鹽酸和蔗(zhè)糖均爲分(fèn)析純。
1.2 儀器(qì)設備
箱式(shì)電阻爐；真(zhēn)空幹燥箱(xiang)；數顯恒速(su)攪拌器；電(dian)子恒溫水(shuǐ)浴♉鍋；微型(xing)粉碎機；D8型(xing)XRD儀；S-4800型FE-SEM；3H-2000PS1/2型靜(jing)态容量法(fǎ)比表面積(jī)及孔徑分(fèn)析測試儀(yí)🔞。
1.3 實驗方法(fǎ)
1.3.1 石灰石煅(duan)燒
将石灰(huī)石制成5~50mm顆(kē)粒，置于電(diàn)阻爐中于(yu)1100℃煅燒10~15min，然後(hou)自然🐅冷卻(què)至室溫。
将生石灰(hui)制成1~5mm顆粒(li)，測定其活(huó)性度和有(you)效鈣含量(liang)❄️。測試石灰(hui)活性度參(can)照YB/T 105－2005《冶金石(shi)灰物理檢(jiǎn)驗方法》。取(qǔ)石灰50g，倒入(ru)2L 40℃水中🛀，以酚(fēn)酞爲🌈指示(shi)劑，用4mol/L鹽酸(suān)滴定，直到(dao)✉️紅色消失(shī)，記錄從滴(dī)定🏃🏻開始到(dào)♉第10min時消🐅耗(hào)鹽酸體積(ji)即爲石灰(huī)活性度[13] 。石(shi)灰有效鈣(gai)含量測定(dìng)采用經典(dian)蔗糖鹽酸(suān)滴定法。取(qu)石灰0.4~0.5g，置👉于(yú)250mL錐形瓶中(zhong)，加入4g蔗糖(táng)覆蓋在石(shí)灰上，加入(ru)煮沸并已(yǐ)冷卻的蒸(zhēng)餾水40mL，密閉(bi)，用磁力攪(jiǎo)拌器攪拌(ban)15min，以酚酞爲(wei)指示劑，用(yòng)0.5mol/L鹽酸滴🥰定(ding)，控制滴定(dìng)速度爲2~3滴(dī)/s，至溶液🌈中(zhong)紅色消🚶失(shi)，保持30s不變(bian)色[14] 。石灰有(you)效鈣含量(liang)計算公式(shi)：
w（CaO）=0.0005cVM/m×100%
式中：M爲氧(yǎng)化鈣摩爾(er)質量（g/mol）；c爲鹽(yan)酸标準溶(róng)液濃度（mol/L）；V爲(wèi)消耗鹽酸(suan)🏃♂️标準溶液(ye)體積（mL）；m爲石(shí)灰樣品質(zhi)量（g）。
1.3.3 石灰消(xiāo)化
水浴溫(wēn)度控制爲(wei)80℃，稱取20g石灰(hui)，倒入盛有(you)100mL 80℃蒸餾水的(de)燒⭐杯中，加(jiā)入不同質(zhì)量的丙二(èr)醇、三乙醇(chún)胺、聚乙二(èr)醇（1000），以300r/min轉速(sù)攪拌1h，陳📧化(hua)4h，在105℃真空幹(gàn)燥箱中烘(hong)幹。
2 結果與(yǔ)分析
2.1 石灰(hui)石物相分(fèn)析
圖1 爲石(shí)灰石XRD譜圖(tu)。由圖1看出(chū)，石灰石特(tè)征衍射峰(fēng)與方解石(shí)中CaCO3标❓準衍(yan)射特征峰(fēng)基本一緻(zhi)，說明石灰(hui)石主要成(cheng)分爲CaCO3。
圖1 石(shi)灰石XRD譜圖(tu)
2.2 煅燒後生(sheng)石灰樣品(pin)分析
圖2 爲(wei)煅燒後生(shēng)石灰XRD譜圖(tu)。由圖2看出(chu)，生石灰特(te)征衍😘射峰(feng)與CaO标❓準特(tè)征衍射峰(fēng)基本一緻(zhi)，說明生石(shí)灰中⭐主要(yào)成分爲CaO。經(jing)分析，生石(shi)灰活性度(du)爲408.7mL，有效鈣(gai)含量爲92.25%。生(sheng)石✉️灰活性(xìng)度和有效(xiao)鈣含量都(dōu)較☁️高，證明(míng)其品質優(yōu)良。
2.3 改性劑(ji)類型對氫(qīng)氧化鈣比(bǐ)表面積的(de)影響
丙二(èr)醇、三乙醇(chún)胺、聚乙二(èr)醇（1000）添加量(liang)分别爲5%和(hé)10%，改性劑對(duì)氫氧化鈣(gài)比表面積(jī)的影響見(jiàn)表2。由表2看(kan)出，添加丙(bing)二醇和三(san)乙醇❄️胺制(zhì)得氫氧化(hua)鈣比表面(miàn)積比未加(jia)改性劑時(shi)🎯大，而添加(jiā)聚乙二醇(chun)（1000）制得氫氧(yang)化鈣比表(biǎo)面積比未(wei)加改性劑(ji)時小。以丙(bing)二醇💋的改(gai)性效果最(zuì)好。
表2 改性(xing)劑類型對(dui)氫氧化鈣(gài)比表面積(ji)的影響
2.4 改(gǎi)性劑用量(liang)對氫氧化(huà)鈣比表面(mian)積的影響(xiang)
以丙二醇(chún)和三乙醇(chun)胺爲改性(xing)劑，考察改(gǎi)性劑用量(liàng)對氫氧化(huà)鈣比表面(mian)積的影響(xiang)，結果見圖(tu)3。由圖3看出(chu)，當丙二醇(chun)用量爲樣(yang)品質量的(de)10%時，氫氧化(huà)鈣比表面(miàn)積最大，達(dá)到47.4156m²/g；當🏃♂️三乙(yǐ)醇胺用量(liàng)爲樣品☀️質(zhì)量的5%時，氫(qing)氧化鈣比(bi)表面積爲(wèi)44.4442m²/g，效果非常(chang)理想。
圖4 氫氧化(huà)鈣樣品XRD譜(pǔ)圖。由圖4看(kàn)出，氫氧化(hua)鈣樣品特(tè)❄️征衍射峰(feng)與氫氧化(huà)鈣标準衍(yǎn)射峰基本(běn)一緻，說明(míng)石灰🥵消化(huà)生成的物(wù)🥰質主要爲(wèi)氫氧化鈣(gài)。
圖4 氫氧化(hua)鈣樣品XRD譜(pu)圖
2.6 氫氧化(huà)鈣樣品微(wei)觀形貌分(fen)析
圖5 爲不(bu)加改性劑(jì)制得氫氧(yǎng)化鈣樣品(pin)SEM照片。圖6爲(wèi)添加丙二(èr)醇（用量10%）制(zhì)得氫氧化(huà)鈣樣品SEM照(zhao)片。
圖5 不加(jia)改性劑制(zhi)得氫氧化(huà)鈣樣品SEM照(zhao)片
圖6 添加(jia)10%丙二醇制(zhì)得氫氧化(hua)鈣樣品SEM照(zhao)片
對比圖(tu)5和圖6可以(yi)看出，加入(ru)改性劑制(zhi)得的氫氧(yang)化鈣晶粒(lì)較小，晶粒(lì)之間有較(jiào)多微孔且(qiě)分布相對(dui)均勻，表面(mian)呈♍片層狀(zhuang)結構且分(fen)層特别明(míng)顯。這些微(wei)孔和片層(céng)提供了較(jiao)大的比表(biǎo)面積，使氫(qing)✔️氧化鈣表(biao)面整體呈(chéng)現一個多(duō)孔隙、大比(bǐ)表面積的(de)結構。
以高活性(xing)度和高有(yǒu)效鈣含量(liàng)石灰爲原(yuan)料濕法消(xiāo)化制🈚備氫(qing)氧化鈣時(shi)，加入丙二(er)醇和三乙(yi)醇胺可以(yǐ)增大氫氧(yang)化鈣比表(biǎo)面積。當丙(bing)二醇添加(jiā)量爲石灰(huī)質量的10%時(shi)，氫氧化鈣(gài)比表面積(ji)達到47.4156m²/g；當三(sān)乙醇胺添(tiān)加量爲石(shi)灰質量的(de)5%時，氫氧化(huà)鈣比表面(miàn)積達到44.4442m²/g。制(zhi)✊備的氫氧(yǎng)化鈣表面(miàn)呈片層狀(zhuang)結構，晶粒(lì)之間均勻(yun)分布大量(liàng)微💘孔。
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收稿日期(qī)：2025-12-13
作者簡介(jie)：郝志飛（1990— ），男(nan)，在讀碩士(shi)，研究方向(xiang)爲煤基固(gù)😍廢高😄值化(huà)利用。
通訊(xùn)作者：張印(yin)民
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