粉煤灰中提取纳米二氧化硅
粉煤灰资源化利用原理及工艺
粉煤灰资源化利用原理及工艺粉煤灰是煤炭燃烧时产生的一种固体废弃物，它含有大量的氧化物、硅酸盐等物质。
长期以来，粉煤灰一直被视为环境污染的源头之一。
然而，随着资源化利用的理念逐渐深入人心，粉煤灰资源化利用成为了一种重要的途径，有助于减少环境污染并提高资源利用效率。
粉煤灰资源化利用的原理是将粉煤灰中的有用成分进行提取、分离和转化，使其成为可以应用于不同领域的产品。
具体而言，粉煤灰中的主要有用成分包括硅酸盐、氧化物和无机盐等。
根据不同的应用需求，可以通过不同的工艺将这些成分提取出来，然后经过加工处理，制成具有特定功能的产品。
一种常见的粉煤灰资源化利用工艺是水泥制备工艺。
在这个工艺中，粉煤灰经过研磨和激发等处理，与水泥熟料一起进行烧成，得到水泥熟料。
水泥熟料具有良好的胶凝性和硬化性能，可以用于建筑材料的制备。
另外，粉煤灰还可以用于制备高性能混凝土、砌块、砂浆等建筑材料，提高建筑材料的力学性能和耐久性。
另一种粉煤灰资源化利用的工艺是制备无机纳米材料。
粉煤灰中的硅酸盐成分可以通过溶胶-凝胶法、气相沉积法等工艺进行提取和转化，制备出纳米二氧化硅、纳米铝酸盐等无机纳米材料。
这些无机纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学稳定性，可以应用于催化剂、吸附剂、纳米复合材料等领域。
粉煤灰还可以用于制备填充材料。
通过研磨和筛分等工艺，将粉煤灰中的颗粒细化和分级，得到适合作为填充材料的颗粒。
粉煤灰填充材料可以用于土壤改良、路面修复、混凝土养护等领域，提高填充材料的强度和稳定性。
粉煤灰资源化利用的工艺还可以根据具体的应用需求进行调整和优化。
例如，可以通过热处理、化学处理等方式改变粉煤灰的物化性质，使其适用于特定的应用领域。
此外，还可以将粉煤灰与其他废弃物进行复合利用，实现资源的综合利用。
粉煤灰资源化利用是一种重要的途径，有助于减少环境污染并提高资源利用效率。
通过提取、分离和转化粉煤灰中的有用成分，可以制备出具有特定功能的产品，如水泥、无机纳米材料和填充材料等。
粉煤灰二氧化硅含量的范围
粉煤灰二氧化硅含量的范围哎，今天我们聊聊粉煤灰里的二氧化硅含量。
这可不是一个枯燥的课题，听我慢慢说，你就会发现其中的乐趣。
粉煤灰嘛，简单来说，就是煤在燃烧后留下的灰烬。
它看上去白白的，像棉花糖，可别小看它，这可是个大块头，有着不少用途。
要知道，粉煤灰可是混凝土界的明星，能提升强度，还能省钱，真是好东西。
说到二氧化硅，哎，这玩意儿就是我们熟悉的SiO₂，听起来有点复杂，但其实就是沙子的成分之一。
你知道吗，粉煤灰里的二氧化硅含量可是不等的，有的高，有的低，像过山车一样让人惊喜。
一般来说，粉煤灰中的二氧化硅含量范围大致在30%到60%之间，这个数据也不是绝对的。
老话说得好，“没有绝对的标准”，这话真是一点没错。
再说了，二氧化硅含量对粉煤灰的性能可是有很大影响的。
含量高的粉煤灰，混凝土强度就能更上一层楼，简直是冲上云霄的感觉。
而含量低的呢，可能就显得有点弱，混凝土的质量也跟着打折扣。
就像选朋友一样，朋友多了好，但真心的才是最重要的。
你说对不对？粉煤灰的二氧化硅含量和煤的类型、燃烧条件、气候等都有关系。
就像每个人都有自己的个性，煤的种类也有很多，有的粗犷，有的细腻，各有千秋。
科学家们通过不断的研究，发现了这个有趣的现象。
二氧化硅的含量高，说明煤燃烧得比较充分，反之则可能是燃烧不完全，或者煤本身的质量问题。
这让我想起了小时候的故事。
我家后院有一颗大树，树上结满了果子。
那果子甜的，酸的，苦的，各种各样。
有时我们就会比谁摘到的果子更好吃。
粉煤灰也是这个道理，里面的二氧化硅含量不同，性能就千差万别。
有时候看到一包粉煤灰，心里还真有点忐忑，得仔细甄别，不能随便用。
现在环保意识越来越强，粉煤灰的利用也越来越广泛。
用得好，真的是“变废为宝”。
我记得有一次，参加一个建筑展，看到一堆混凝土块，上面用的就是粉煤灰。
那个时候，听人说这块混凝土的强度竟然能抵得上钢筋混凝土，吓得我一身冷汗。
想想看，以前可真是个不懂事的小孩，居然还觉得粉煤灰就是个“废料”。
粉煤灰二氧化硅化验方法
粉煤灰二氧化硅化验方法粉煤灰是一种常见的工业固体废弃物，由于其含有大量的二氧化硅，因此具有广泛的应用前景。
为了准确测定粉煤灰中的二氧化硅含量，需要采用一种科学可靠的化验方法。
本文将介绍一种常用的粉煤灰二氧化硅化验方法。
一、试剂准备1. 硝酸：纯度为98%以上，用于样品的预处理。
2. 硫酸：纯度为98%以上，用于样品的预处理。
3. 氢氧化钠：纯度为98%以上，用于样品的预处理。
4. 铯砂：纯度为99%以上，用于二氧化硅的沉淀。
5. 盐酸：纯度为98%以上，用于调节溶液的酸碱度。
6. 硅酸钠标准溶液：浓度为0.1mol/L，用于定量分析。
二、样品制备1. 将粉煤灰样品取约1g，加入锥形瓶中。
2. 加入10ml浓硝酸和5ml浓硫酸，加热至沸腾，持续加热30分钟。
3. 冷却后，加入适量的水，使溶液稀释。
4. 将稀释后的溶液定容至100ml，摇匀，得到样品溶液。
三、化验步骤1. 取10ml样品溶液，加入锥形瓶中。
2. 加入5ml盐酸，调节溶液的酸碱度。
3. 加入适量的铯砂，使二氧化硅沉淀。
4. 加入盐酸至锥形瓶的1/2处，使溶液酸度适宜。
5. 加入适量的硅酸钠标准溶液，与溶液中的二氧化硅发生反应。
6. 用盐酸调节溶液的酸碱度，使溶液呈酸性。
7. 用去离子水洗涤沉淀，使沉淀纯净。
8. 将沉淀转移到瓷舟中，烘干后加热至1000℃，使沉淀转化为二氧化硅。
9. 冷却后，称取二氧化硅的质量，即可计算出粉煤灰中的二氧化硅含量。
四、结果计算根据二氧化硅的质量和样品的质量，可以计算出粉煤灰中的二氧化硅含量。
计算公式为：二氧化硅含量（%）=（二氧化硅质量/样品质量）×100%以上就是粉煤灰二氧化硅化验方法的详细步骤，通过这种方法可以准确测定粉煤灰中的二氧化硅含量。
在实际操作中，需要严格控制试剂的用量、操作步骤和仪器仪表的使用，以确保实验结果的准确性和可靠性。
此外，还需要注意安全操作，避免试剂的直接接触和吸入，以保护实验人员的健康安全。
一种粉煤灰合成有序介孔纳米二氧化硅的方法
一种粉煤灰合成有序介孔纳米二氧化硅的方法粉煤灰（Fly ash）是燃煤发电产生的一种工业废弃物，主要由氧化
硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等物质组成。
粉煤灰不仅资源丰富，而且
具有一定的活性和多孔性，可以作为合成介孔纳米二氧化硅的原料。
一种常见的方法是利用水热法合成有序介孔纳米二氧化硅。
其步骤主
要包括：预处理粉煤灰、模板制备、反应合成等。
第一步，粉煤灰的预处理。
这一步骤旨在提高粉煤灰的取向和纯度，
同时去除其中的杂质。
常见的预处理方法包括焙烧、酸洗等。
焙烧可以通
过高温处理来促进粉煤灰中有机物的燃烧，使其更纯净。
而酸洗可以利用
酸溶液对粉煤灰进行浸泡，去除其中的杂质。
第二步，模板制备。
模板是介孔二氧化硅形成的模具，可以通过聚丙烯、介孔聚苯乙烯等不同材料制备。
模板的选择要根据所需的介孔结构和
孔径进行。
第三步，反应合成。
将预处理后的粉煤灰与模板一起置于含有介孔剂（如季铵盐类、硅酸盐等）的溶液中进行水热反应。
在高温高压的条件下，粉煤灰中的氧化硅和介孔剂发生反应，形成介孔纳米二氧化硅。
反应时间
和温度的选择要根据不同的实验条件进行调整。
反应结束后，将样品进行
洗涤和干燥处理，得到最终的介孔纳米二氧化硅产物。
总体来说，利用粉煤灰合成有序介孔纳米二氧化硅的方法是一种具有
潜力的技术，可以在废弃物的资源化利用方面发挥重要作用。
通过不断改
进和优化该方法，可以进一步推动粉煤灰的高效利用和环境友好型发展。
粉煤灰提取二氧化硅技术及工业化发展现状
粉煤灰提取二氧化硅技术及工业化发展现状李晓光;丁书强;卓锦德;曾宇平;王珂;马宁【摘要】粉煤灰是燃煤电厂排放的工业固体废弃物.二氧化硅是粉煤灰中的主要氧化物,其含量可高达60％(质量分数).以粉煤灰为硅源制备高附加值的硅产品是实现粉煤灰资源化、高值化利用的重要方向.基于粉煤灰提铝工艺,归纳总结了3种主要的粉煤灰提取二氧化硅方法(碱熔-酸浸法、碱溶-酸浸法、酸溶-碱浸法)的研究进展及优缺点.以期为后续开发制备粉煤灰基硅产品提供科学依据.在此基础上指出了粉煤灰提取二氧化硅的发展方向.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)012【总页数】4页(P1-4)【关键词】粉煤灰;二氧化硅提取技术;工业化现状【作者】李晓光;丁书强;卓锦德;曾宇平;王珂;马宁【作者单位】北京低碳清洁能源研究所,先进材料与分析测试中心,北京102211;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;北京低碳清洁能源研究所,先进材料与分析测试中心,北京102211;北京低碳清洁能源研究所,先进材料与分析测试中心,北京102211;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;北京低碳清洁能源研究所,先进材料与分析测试中心,北京102211【正文语种】中文【中图分类】TQ127.2粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收集下来的细灰，是燃煤电厂排放的工业固体废弃物，也是中国现阶段排放量最大的工业固体废弃物之一，每消耗4 t煤就会产生1 t左右的粉煤灰。
据中国煤炭工业协会统计，2015年中国煤炭消费量已达397亿t，其中电力行业耗煤约为18.4亿t。
随着中国电力工业的快速发展，粉煤灰的排放量日益增长。
预计到2020年粉煤灰累计堆存量将达到30亿t，粉煤灰污染已成为中国最大的单一固体污染源，其对生态环境和人体健康造成了严重危害［1-7］。
浅谈X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量
浅谈X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量引言原理X荧光法是一种基于X射线的无损分析方法，其原理基于物质中原子内部结构的调控导致其发射特定波长的X射线。
当材料受到外部X射线辐射时，其原子会吸收X射线，内层电子跃迁到高能级，而外层电子跃迁到内膜填补空位时放出一定能量的X射线，在探测器上形成X荧光谱。
不同元素间由于其原子内部结构不同而对应不同的谱线，通过分析谱线可以确定样品中不同元素的存在与含量。
在粉煤灰中，二氧化硅是主要成分之一。
当样品接受外部的X射线辐射时，其中含有二氧化硅的微晶体吸收并产生荧光信号。
通过对荧光信号的分析，可以确定样品中二氧化硅的含量。
X荧光法测定二氧化硅含量的灵敏度高，测量时间短，无需取样处理，因此可以有效地实现粉煤灰中二氧化硅含量的快速检测和分析。
方法1. 样品制备将粉煤灰样品均匀铺放在X荧光法测量装置的样品台上，并进行表面平整和压实。
将样品台调整到与X荧光谱仪的探测器之间的标准距离，并及时加入辅助样品，例如实心塑料样品，用于校正仪器的响应。
2. 测量条件设置确认X荧光谱仪的工作状态，并进行标准化和测试前的校准。
设置合适的X射线能量和测量时间。
针对样品特性，根据分析目的设置合适的X荧光检测模式、检测器和滤光器等参数。
确保测量条件的稳定性和可重复性。
3. 测量操作打开X荧光谱仪的电源，进行预热和暗噪声测试。
将样品台置于射线光束中，打开X 射线辐射器，开始测量。
重复测量，保证分析结果的准确性和可靠性。
4. 数据处理采用专业软件对采集到的荧光谱进行处理，剔除杂讯和测量误差。
选取合适的能量区间，计算出荧光峰强度，并进行定量分析，根据标准曲线或计算公式计算出样品中二氧化硅的含量。
应用1. 粉煤灰质量控制粉煤灰中二氧化硅是影响其性质和性能的重要因素。
通过对粉煤灰中二氧化硅含量的测量，可以实现对粉煤灰质量的控制和管控，以保证产品的稳定性和一致性。
2. 环境监测粉煤灰是煤燃烧过程中产生的一种固体废弃物，如果不得当处理，将会对环境造成污染和危害。
粉煤灰提取硅和铝的实验方案
实验方案一、问题的提出粉煤灰，工业固体废物的一种。
煤燃烧所产生的烟气中的细灰，一般是指燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰，又称飞灰、烟灰，是燃煤电厂排出的主要的固体废物。
目前，粉煤灰的利用主要集中在建材，建筑，农业，道路等领域。
其利用价值低且用量有限。
此外，粉煤灰对生态环境和人体健康都有较大的危害性以及其本身含有许多有用的金属元素，如铝、硅、铁、钙等。
因此，综合粉煤灰对环境的危害以及中国铝土矿资源短缺的现状分析，我们应积极响应国家循环经济发展的号召，有必要对粉煤灰进行高附加值的利用，高效的提取粉煤灰中的铝与硅。
二、实验假设理论依据，1、实验假设：利用硫酸氢铵水热法提取粉煤灰中的Al2O3与SiO2。
2、理论依据：目前，从粉煤灰中提取氧化铝的典型的方法包括碱石灰烧结法和酸浸法等。
碱石灰烧结具有重要的工业运用的潜力，然而，这种方法有一定的缺陷，如能耗高，大量的废渣和氧化铝提取率不高等。
酸浸法能有效的分离硅和铝，但由于高的设备要求与高成本，此方法还没有用于工业实践。
而我们本次提出的从粉煤灰中提取氧化铝的新方法——硫酸氢铵水热法，是将粉煤灰与硫酸氢按磨细后按一定的配比混合均匀后水热反应，粉煤灰中的Al2O3 与NH4HSO4反应生成可溶性物质，而SiO2不发生反应。
此时即可实现Al 与Si的分离。
此法水热温度较低，物料配比少，其反应体系虽为强酸体系，但与酸浸法相比设备容易解决，能耗低，对粉煤灰中的Al2O3的提取效果好。
三、实验目标研究出一种新型的简易经济实用的科学方法从粉煤灰中提取Al2O3与SiO2。
提高粉煤灰附加值利用率。
减少环境污染，减轻中国铝土矿资源短缺现状、四，实验对象，方法及手段1、实验对象：燃煤电厂工业废渣——粉煤灰2、试验方法：NH4HSO4水热法提取粉煤灰中的Al2O3与SiO23、检测手段：XRD分析（X射线衍射），SEM图五、实验原则安全，经济，高效。
六、实验内容1、对粉煤灰主要成分Al2O3与SiO2等进行XRD 、SEM 分析，确定其主要矿物相。
浅谈X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量
浅谈X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量粉煤灰是指燃煤过程中产生的煤灰，其中含有二氧化硅。
测定粉煤灰中二氧化硅含量是很重要的，因为二氧化硅的含量对于评估燃煤过程中的环境污染以及煤灰的利用价值具有重要意义。
本文将对X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量进行浅谈。
X荧光法是一种非破坏性的分析方法，广泛应用于矿石、煤炭、矿渣等样品中元素含量的分析。
其原理是样品受到X射线的激发后，会产生荧光辐射，荧光辐射的能量与样品中元素的种类和含量有关。
通过测量荧光辐射的强度，可以得到样品中元素的含量。
X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量的步骤如下：1. 样品的制备：将粉煤灰样品研磨成细粉，并将其均匀铺展在X射线荧光分析仪的样品台上。
2. 仪器的校准：根据已知二氧化硅含量的标准样品，进行仪器的校准，确保测量结果的准确性。
3. 测量过程：启动X射线荧光分析仪，使其产生高能X射线，照射在样品上。
样品受到激发后会产生荧光辐射，仪器会收集并测量荧光辐射的强度。
4. 结果的计算：根据荧光辐射的强度，结合仪器的校准曲线，计算出粉煤灰中二氧化硅的含量。
5. 结果的分析：将测得的二氧化硅含量与环境污染标准进行比较，评估燃煤过程中的环境影响。
可以根据含硅量的高低，评估粉煤灰的利用价值。
X荧光法测定粉煤灰中二氧化硅含量具有以下优点：1. 非破坏性的分析方法，不需要对样品进行任何化学处理，避免了样品的变质和污染。
2. 快速准确，可以同时进行多元素的分析，提高工作效率和降低成本。
3. 适用于各种类型的粉煤灰样品，具有广泛的适用性。
X荧光法也存在一些局限性，需要注意：1. 方法的准确性受到样品的制备和仪器的校准的影响，需要严格控制实验条件，保证测量结果的准确性。
2. X荧光法无法区分样品中元素的化学形态，可能会出现干扰现象，影响测量结果的准确性。
3. X荧光法只能测定样品整体的元素含量，无法提供元素分布的信息。
X荧光法是一种快速准确的测定粉煤灰中二氧化硅含量的方法。
从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究共3篇
从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究共3篇从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究1随着工业化的不断发展，粉煤灰这一废弃物的处理已成为一项重要的任务。
而近年来，研究人员开始关注粉煤灰中提取宝贵金属元素的方法。
这其中，提取氧化铝和二氧化硅就成为了热点。
本文将重点探讨从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究现状和最新进展。
1. 粉煤灰的组成粉煤灰是燃煤后化学反应的产物，主要由二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化镁等无机物组成。
粘土矿物、石英、石灰石等也是粉煤灰的成分之一。
2. 氧化氢的预处理在提取氧化铝之前，需要对粉煤灰进行预处理，通常的方法是将粉煤灰与水混合搅拌，然后加入氢氧化钠。
这个过程会使粉煤灰中的硅酸盐转化为氢氧化物，而氧化铝则升华出来，从而得到了氧化铝。
但这种方法的缺点是过程中会生成大量的氢氧化钠，而这在回收中比较困难。
3. 转化成氢氧化物和硅酸另一个提取氧化铝的方法是将粉煤灰与氢氧化氨混合，然后用热水或热酸溶液淬冷。
此法可以得到氢氧化铝的沉淀。
不过，这个方法所得到的沉淀含有大量的杂质，因此还需要进一步的精炼。
与之相比，直接从粉煤灰中提取氧化铝的方法虽然成本高一些，但却可以避免一些上述方法的麻烦。
4. 清洁提取二氧化硅跟提取氧化铝相比，提取二氧化硅磷更加困难。
因此，需要一种高效、可靠、环保的方法对二氧化硅进行提取。
近年来，研究人员一直致力于开发一种此类方法。
最新的研究表明，将强酸和强碱混合加入到氨气水中，然后加入多孔硅材料，即可将二氧化硅从粉煤灰中高效清洁地提取出来。
这种方法具有高效、环保的特点，并可以在大规模应用中实现。
综上所述，从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅是一项具有重要意义的工作。
目前，多种方法在不断的研究中被提出，以寻求更加高效、经济、环保的提取方式从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅是一项具有重要意义的工作，因为它们是行业生产和人类生活中不可缺少的材料。
目前，多种提取方法被研究，但每种方法都存在一定的优缺点。
粉煤灰制二氧化硅表面疏水改性机理研究
第31卷第1期非金属矿V ol.31 No.1 2008年1月Non-Metallic Mines Jan, 2008粉煤灰是燃煤电厂排放的固体污染物[1]；煤矸石是煤炭生产和加工中排放的固体废弃物，约占煤炭生产量的10%[2]。
国家发改委和国家环保总局联合印发了《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》，提出了“十一五”期间煤矸石等固体废弃物综合利用率，要由2005年的43%提高到70%。
本课题组曾以粉煤灰或煤矸石为硅源，通过改变反应条件制备了粒径控制的二氧化硅[3~5]。
但由于二氧化硅表面亲水疏油，在有机介质中难以浸润和分散，直接填充到材料中，很难发挥其作用，这就限制了制品的应用范围[6]。
因此，本研究以粉煤灰制二氧化硅为原料，以γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为改性剂，制备了表面疏水的纳米二氧化硅。
1 实验1.1 主要原料和仪器二氧化硅，自制，纯度99.8%，TEM平均粒径30nm，粒子为球形，团聚严重；硅烷偶联剂（KH-560），湖北应城化工有限公司；无水乙醇(AR)，上海化学试剂有限公司；环己烷（AR），上海化学试剂有限公司；高剪切分散机，上海弗鲁克机电设备有限公司。
1.2 实验方法主要实验步骤：①称取自制二氧化硅5g，在烧杯中分别用去离子水配置悬浮液，用5000r/min转速高速剪切分散1h后，转移到四口烧瓶中；②按二氧化硅质量的0%、2%、4%、6%、8%和10%加入经充分水解的硅烷偶联剂，搅拌并缓慢升温，在恒沸状态下，分别反应3h、4h、5h、6h、7h和8h；③用无水乙醇反复洗涤产物（去掉物理吸附的硅烷偶联剂），然后经过滤、80℃真空干燥24h、研磨并全部通过400目筛网后装袋，用于测定产品性能。
1.3 测试与表征改性前后样品物相组成，通过日本理学D/max-Ra X射线衍射仪（XRD）进行分析；利用Nicolet公司的NEXUS470傅立叶红外光谱仪（FT-IR），测定样品组分；采用FEI公司的TecnaiG2F20S-TWIN型透射电镜，对其粒径进行观察；称取改性前后二氧化硅0.1g，分别加入10ml二次蒸馏水和5ml 环己烷进行沉降实验。
纳米SiO_(2)对粉煤灰复合水泥力学性能与微观孔隙的影响
纳米SiO_(2)对粉煤灰复合水泥力学性能与微观孔隙的影响苏飞鸣;张向新;刘畅
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】适量的纳米二氧化硅可以提高粉煤灰复合水泥的强度,并促进水泥的二次水化,减少微观孔隙。
然而,由于粉煤灰和纳米SiO_(2)的协同作用较为复杂,为了研究纳米SiO_(2)改性粉煤灰复合水泥的机理,测试了养护28 d时粉煤灰复合水泥抗压强度,并利用SEM、XRD与压汞法等测试手段进行了微观表征。
研究结果表明:纳米SiO2可以有效提高粉煤灰复合水泥的强度,并且还细化了其孔隙结构,增加了水泥中少害孔与无害孔的占比。
当纳米SiO_(2)的掺量为3%时,抗压强度最高且孔隙率最低。
【总页数】5页(P119-123)
【作者】苏飞鸣;张向新;刘畅
【作者单位】广西大学土木建筑工程学院;招商局蛇口工业区控股股份有限公司;悉尼科技大学信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
【相关文献】
1.苯丙乳液与纳米SiO_(2)复合改性超细水泥胶浆的力学性能
2.纳米SiO_(2)改性纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料早期性能及微观结构
3.纳米
SiO_(2)/VAE胶粉复合改性水泥基材料的力学性能及抗裂性能4.纳米SiO_(2)对水泥浆体孔隙和微观力学性能的影响5.烧结温度对SiO_(2f)/SiO_(2)陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能的影响
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纳米二氧化硅
陶瓷：添加纳米Si02不但可以提高陶瓷材料的强 度、韧性，而且可以提高材料的硬度和弹性等性 能。加入Si02纳米粉后复合材料的孔洞减少，致 密度增加，使烧结温度降低，含纳米粉的陶芯强 度比不含纳米粉的提高了约4倍。 光学领域作用：将纳米Si02和纳米TiO2微粒制成 多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在灯泡罩的内 壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反 射能力，专家预算同等灯光亮度下，该种灯具和 传统的卤素灯相比，可节约15%的电能。
溶胶-凝胶法
指采用化学活性高的硅化合物为原料，例如硅酸 盐，硅酸酯，将其配成溶液，之后加入强酸，从 而诱发硅酸根的聚合，并进行水解缩合反应。溶 胶在溶液中形成稳定的透明体系，经陈化胶粒间 缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，当网 络间充满了失去流动性的溶剂，便形成凝胶，凝 胶经过干燥，制备出纳米二氧化硅.
纳米SiO2对水泥水化的影响
Min-Hong研究了纳米二氧化硅( 占混合物总量1%) 对 掺有大量的矿渣粉煤灰的混凝土凝结时间的影响，发 现纳米二氧化硅缩短了粉煤灰混凝土和矿渣混凝土的 休眠期，使第二峰，第三峰都提前达到，加速了放热 速率，并且效果比硅灰更显著。 纳米SiO2和CH反应增加了C-S-H的含量，致使微观 结构紧密，提高硬化水泥浆体的性能。 压实的干颗粒和胶体悬浮状，水泥浆体混合物中，后 者效果更好。 纳米SiO2的最佳掺量应为0.5%-1.0%时，力学性能最 大。
介孔SiO2纳米颗粒可用作药物载体
很好的生物相容性、水溶性和稳定的化学性质 介孔二氧化硅材料被认为是一种传输抗癌药物 及靶向分子的优良载体。 介孔二氧化硅是一种优良的骨架材料，它可以 与磁性物质结合，通过靶区暴露于磁场中就能 控制这种载体在体内的分布。通过静脉注射进 入到体内后，使药物定向移动到病灶部位，达 到治疗的目的。
混凝土中添加纳米二氧化硅的试验方法
混凝土中添加纳米二氧化硅的试验方法一、背景介绍混凝土作为一种常用的建筑材料，具有良好的耐久性和可塑性，但是在长期使用中会出现裂缝、龟裂等问题，这些问题会严重影响其使用寿命和安全性。
为了提高混凝土的性能，目前研究人员提出了添加纳米材料的方法，其中纳米二氧化硅是一种常用的添加剂。
本文将详细介绍混凝土中添加纳米二氧化硅的试验方法。
二、实验流程1.材料准备（1）水泥：按照国家标准要求采用普通硅酸盐水泥。
（2）砂：按照国家标准要求采用天然石英砂。
（3）粉煤灰：按照国家标准要求采用普通粉煤灰。
（4）骨料：按照国家标准要求采用天然石子。
（5）纳米二氧化硅：按照实验需要，选择合适的纳米二氧化硅品牌和型号。
2.混合配比（1）按照国家标准要求，确定混凝土的设计配合比。
（2）根据实验需要，将纳米二氧化硅按照一定比例加入到混凝土中，通常控制在2%~5%之间。
（3）对混凝土进行充分搅拌，保证纳米二氧化硅均匀分散在混凝土中。
3.制备试件（1）将混凝土倒入模具中，每次倒入混凝土的高度控制在5~10cm之间。
（2）用钢棒轻轻敲击模具，使混凝土充分填实。
（3）重复以上步骤，直至模具填满混凝土。
（4）在混凝土表面平整处涂抹一层模具油，以免试件与模具粘连。
（5）将模具放置在恒温器中，保持温度在20℃±2℃，湿度在95%±5%的条件下养护24小时。
4.试验方法（1）测定混凝土的抗压强度：在养护完毕后，将试件取出并进行抗压试验，按照国家标准GB/T50081-2002《混凝土力学性能试验方法标准》进行试验。
（2）测定混凝土的抗拉强度：在养护完毕后，将试件取出并进行抗拉试验，按照国家标准GB/T50082-2009《混凝土抗拉强度试验方法标准》进行试验。
（3）测定混凝土的抗渗性能：在养护完毕后，将试件取出并进行抗渗试验，按照国家标准GB/T50050-2002《混凝土抗渗性试验方法标准》进行试验。
（4）测定混凝土的耐久性：在养护完毕后，将试件置于水中或模拟环境中，经过一定时间后进行试验，按照国家标准GB/T50082-2009《混凝土抗拉强度试验方法标准》进行试验。
粉煤灰二氧化硅化验方法
粉煤灰二氧化硅化验方法粉煤灰是煤燃烧过程中产生的一种固体废弃物，其中含有大量的二氧化硅。
二氧化硅是一种重要的无机化合物，在工业生产中有着广泛的应用。
因此，准确测定粉煤灰中的二氧化硅含量对于工业生产和环境监测具有重要意义。
下面将介绍一种常用的粉煤灰二氧化硅化验方法。
要准备好所需的实验设备和试剂。
实验设备包括电子天平、研钵、烘箱、燃烧炉等；试剂包括粉煤灰样品、氢氟酸、硝酸等。
第一步，首先将粉煤灰样品加入研钵中，并进行干燥处理。
将研钵放入预热好的烘箱中，在恒定的温度下进行烘干，直至样品质量不再发生变化。
这一步的目的是去除样品中的水分，以保证后续实验的准确性。
第二步，将烘干后的样品加入适量的氢氟酸和硝酸混合溶液中。
氢氟酸和硝酸的作用是将粉煤灰样品中的二氧化硅溶解出来，并转化为硅酸。
这一步需要在通风良好的实验室中进行，以避免有毒气体的危害。
第三步，将溶解后的样品转移到燃烧炉中进行加热。
加热的目的是将溶解液中的硅酸转化为无水硅酸，并使其逐渐凝固。
在加热的过程中，需要控制好温度和时间，以保证凝固过程的充分进行。
第四步，将凝固后的样品取出，并进行质量测定。
使用电子天平将样品质量进行精确测量，得到凝固物的质量。
由于凝固物中主要是无水硅酸，因此可以根据其质量来推算粉煤灰样品中二氧化硅的含量。
通过以上步骤，我们可以得到粉煤灰样品中二氧化硅的含量。
需要注意的是，在实际操作中，应严格控制实验条件，避免实验误差的产生。
此外，为了提高测量结果的准确性，可以进行多次实验并取平均值。
总结一下，粉煤灰二氧化硅化验方法主要包括样品烘干、溶解、凝固和质量测定等步骤。
通过这些步骤，可以准确测定粉煤灰样品中二氧化硅的含量，为工业生产和环境监测提供重要参考数据。
当然，为了保证实验结果的准确性，我们需要在实验过程中严格控制实验条件，并进行多次实验以取得可靠结果。
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粉煤灰中提取纳米二氧化硅
一、粉煤灰中提取二氧化硅
1、粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑的方法
①浓硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化铝
工艺流程：粉煤灰→研磨活化→焙烧→干渣→溶出→硫酸铝溶液→结晶→硫酸铝晶体→重结晶除铁→高纯硫酸铝晶体→焙烧→氧化铝
②以提铝渣为硅源，采用质量百分比浓度为60%氢氧化钠溶液在极低的固液比2.2:1条件下浸出提铝渣制备硅酸钠溶液，硅酸钠溶液碳分制备二氧化硅沉淀。
工艺流程：提铝渣→碱浸→溶出→硅酸钠溶液→碳分→沉淀二氧化硅。
其中碳分工艺采用的是二次碳分法，使得二氧化硅纯度较高。
浓碱浸出条件：温度110℃、时间90min、浓度60%、液固比2.2:1
溶出条件：温度80℃、加水量1000ml（100g提铝渣）、时间60min，二氧化硅提取率高达86%
二次碳分条件：温度80℃、硅酸钠浓度70g∕L、模数0.6、气体流速20ml∕min－30ml ∕min。
第一次碳分在PH值为11时结束，过滤得到杂质含量较少的硅酸钠溶液，对其进行二次碳分，在PH值为9.5时结束，反应率可达到90%以上，制备出的沉淀二氧化硅洗涤干燥后纯度达到99.7%以上，符合化工行业标准。
2、粉煤灰中直接提取二氧化硅的方法
用苟性碱液在常压（＜125）下浸去粉煤灰45min，粉煤灰中硅的提取率达到72.5%以上，而氧化铝的总溶出率＜1.2%，碳分浸取得到的硅酸钠溶液，可以生产氧化硅含量＞99%优质白炭黑，溶液中的氧化硅转化率＞98%。
氧化钠浓度＞40%（mass）铝酸钠的溶解度近乎0 液固比1.1:1 碱浸温度：（125±3）℃时间45min
工艺流程：粉煤灰+苟性碱液→溶出硅→稀释过滤→一次碳分→过滤→二次碳分→过滤洗涤→烘干→白炭黑
碳分：将澄清的硅酸钠溶液移入碳分釜中，于75℃左右通气搅拌30min进行一次搅拌，PH 值控制在10.8-1.3。
一次碳分固液分离出来的溶液再移入釜中进行二次碳分。
二次碳分工艺条件：温度（80±5）℃、终点PH值8.8-9.0。
一次碳分和二次碳分氧化硅的回收率＞96%。
碳分后进行固液分离，洗涤，所得的白炭黑在不锈钢中烘干，烘干温度150-180℃，烘干时间4h，可制备得到氧化硅纯度＞99.5%的白炭黑产品，符合化工标准。
化学方程：
综述：通过两种方法，第一种方法是间接的制备二氧化硅，而且采用浓硫酸浸取粉煤灰，对设备的腐蚀性大，制备工艺也比较复杂，因此我选择第二种方法制备二氧化硅。
二、纳米二氧化硅的制备方法
纳米材料的制备主要有物理方法和化学方法，物理方法有真空冷凝法、物理粉碎法和机械球磨法等，化学方法有气相沉积法、沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热合成法等
1、化学沉淀法
化学沉淀法是目前生产纳米二氧化硅最主要的方法。
这种方法的基本原理是利用金属盐或碱的溶解度, 调节溶液酸度、温度、溶剂, 使其产生沉淀, 然后对沉淀物进行洗涤、干燥、热处理制成超细粉体[2]。
可以采用硅酸钠和氯化铵为原料, 以乙醇水溶液为溶剂, 采用化学沉淀法制备得到纳米SiO2[3]。
将去离子水与无水乙醇以一定浓度混合盛于三口瓶中, 加入一定质量的硅酸钠和少量分散剂, 置于恒温水浴中, 凋节至40±1℃, 搅拌状态下加入氯化铵溶液, 即出现乳白色沉淀, 洗涤, 抽滤, 100℃烘干,置于马弗炉450 ℃焙烧1h, 得到白色轻质的SiO2 粉末。
所得SiO2颗粒为无定形结构, 近似球形, 粒径30～50nm, 部分颗粒间通过聚集相互联结, 表面有蜂窝状微孔。
以水玻璃(模数为3.3)和盐酸为原料[4],在超级恒温水浴中控制在40～50℃左右进行沉淀反应, 控制终点pH 值5～6, 得到的沉淀物采用离心法洗涤去掉Cl-, 然后在110℃下干燥12 h, 再于500℃进行焙烧即可得到产品。
制得SiO2粒径在50～60nm, 比表面积大, 分散性好。
化学沉淀法具有原料来源广泛、价廉, 能耗小, 工艺简单, 易于工业化等优点, 但同时也存在产品粒径大或分布范围较宽的问题。
2、气相法
激光激活化学气相沉积（LICVD）[5]是制备纳米SiO2的有效方法之一。
该方法比较容易制备出晶态和非晶态纳米粒子，具有清洁、无壁效应、粒度分布均匀，无黏结、产量高、可连续生产及应用广泛等优点。
为了获得高纯超细SiO2粉末，工艺中利用SiCl4气相原料反应物激活后发生反应，基本化学反应方程式为：
SiCl4﹢O2 →SiO2﹢Cl2 ↑
为充分利用SiCl4，O2 与SiCl4一般混合比至少为4:1，在温度为1120～1200℃，氧气流量为0.5～1.0 L/min，激光功率为300～350W时，15min便可生成SiO2纳米粉末。
气相法原料昂贵,设备要求高, 生产流程长, 能耗大。
3、溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶工艺是60年代发展起来的一种材料制备方法。
它的基本过程是: 一些易水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐) 在某种溶剂中与水发生反应, 经过水解与缩聚而逐渐凝胶化, 再经过干燥等后处理工序, 就可制得所需的粉体材料。
将正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水[6]按体积比1:2:2配制成溶液, 将溶液升温至70℃搅拌1.5h，再在溶液中加入适量的催化剂, 继续搅拌1h 后形成乳白色凝胶, pH 控制在5～6,
反应完成后，陈化，干燥，研磨得凝胶粉, 经马弗炉在600℃高温焙烧1～2h 后, 得到SiO2粉体。
样品经检测粒径在8～14nm, 分散均匀, 外周呈圆形。
溶胶-凝胶法原料昂贵, 制备时间长。
4、机械粉碎法
机械粉碎法是二氧化硅的一种物理制备方法。
它的原理是通过超细粉碎机械产生的冲击、剪切、摩擦等力的综合作用对大颗粒二氧化硅进行超细粉碎，然后利用高效分组装置分离不同粒径的颗粒, 从而实现纳米二氧化硅粉末粒度分布的均匀化与特定化。
物理方法的生产工艺简单、生产量大、生产过程易于控制, 但对原料要求较高, 且随着粒度减小, 颗粒因表面能增大而团聚, 难以进一步缩小粉体颗粒粒径[11]。
为了解决这一矛盾, 可以融合功率超声和搅拌粉碎, 利用研磨介质互相碰撞产生的挤压、剪切、冲击等作用力, 以及超声空化作用产生的高能冲击波和微射流的共同作用, 使一定浓度的原料在粉碎筒中被同步粉碎与分散。
该方法综合了功率超声与机械搅拌粉碎的优点, 使产品易于达到纳米级且介观分散均匀、分布窄[12]。
综述：通过几种方法的对比，我选择沉淀法制备纳米二氧化硅。
三、确定方案（粉煤灰中提取纳米二氧化硅）
1、通过对比粉煤灰制备白炭黑以及纳米二氧化硅的制备方法，粉煤灰制备过程中直接是通过获得的硅酸钠溶液碳分制备白炭黑，但是碳分法是在釜式反应器中进行的，而且还要不断的通入二氧化碳气体，对于实验室试验不适于，而且比较复杂。
而化学沉淀法采用的原料也是硅酸钠溶液制备纳米二氧化硅，因此我的方案是：
①先采用粉煤灰直接苟性碱液常压浸取制备硅酸钠溶液。
②制备的硅酸钠溶液在采用化学沉淀法制备纳米二氧化硅。