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稻壳是自然界中产量巨大的一种生物质资源,其中含有10%-21%SiO2,且呈无定形结构。稻壳灰(Rice Husk Ash,RHA)是稻壳的燃烧产物,SiO2含量达到90%以上,具有很高的活性,在工业上有着广泛的应用。研究表明,稻壳中的金属杂质和燃烧温度是影响稻壳灰品质的重要因素,对稻壳进行预处理可以除去稻壳中的金属杂质,得到更高活性及纯度的稻壳灰。 基于以上思路,本文以稻壳为原料研究酸预处理对稻壳内金属杂质的浸出以及稻壳灰特性的影响。具体研究方法为:5种不同的酸(盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸)在不同的浓度(0.05、0.1、0.5、1、1.5mol/L)下对稻壳进行不同时间(0.25、0.5、1、2、3h)的浸泡处理,并利用ICP-OES手段测量浸出液中金属杂质的含量从而得出金属杂质的浸出率,进而分析酸预处理条件对金属杂质浸出效果的影响;将处理后的稻壳在不同的温度(600、700、800、900℃)下在流化床内进行燃烧,利用SEM、BET、EDS等测试手段分析预处理及燃烧温度对稻壳灰微观形貌、比表面积、元素含量的影响。 首先,利用正交试验设计方法设计预处理条件对主要金属杂质K、Ca、Na的浸出率的影响试验,并对结果进行了极差和方差分析,得出预处理条件的最优水平组合:酸选择硫酸,并将柠檬酸作为对照,浓度选择0.5mol/L,预处理时间选择2h。其次,研究了酸浓度和预处理时间对K、Ca、Na浸出率的影响规律后得出:K、Ca、Na的浸出率随着预处理时间的升高而增大,当预处理时间为3h或更多时,离子浸出率基本不再变化;K、Ca的浸出率随着酸的浓度增加先增大后减小,浓度为0.5mol/L时浸出率最大,Na的浸出率随着酸的浓度的增加而减小。酸预处理可以增大稻壳灰的比表面积和微孔体积,并且减弱燃烧温度对比表面积和微孔体积的抑制作用;燃烧温度对酸处理后稻壳灰的元素含量并无太大影响。