煤炭学报

作者：刘艳芳, 崔龙鹏, 侯吉礼,

关键词：介孔纳米氧化硅, 罗丹明 B(RhB), 飞灰, 煤气化, 吸附, 微波,

煤气化飞灰是煤气化产生的固体废物，其产量逐年增多。 受建材市场需求减弱的影响，煤 气化飞灰制备建工建材的传统利用方式受限，亟待寻求高附加值利用技术。 以煤气化飞灰为硅源 制备硅基材料可实现其高附加值利用，但硅提取效率低及所制备材料性能较差限制了该技术的应 用。 基于此，以 Shell 粉煤气化飞灰为硅源，采用微波加热碱溶(微波法)提取硅-水热合成两步法 制备了有序介孔纳米氧化硅(mSiO2)，并对比了微波法和常规水热法在提取 Shell 粉煤气化飞灰中 硅元素，以及以2种方法所得提取液为硅源制备的氧化硅性能上的差异。 采用小角XRD、N2吸附/ 脱附、TEM、FTIR 和 Zeta 电位等方法对所制备纳米氧化硅的结构、形貌、官能团和表面电位进行表 征，并研究了其对废水中染料罗丹明 B(RhB)的吸附性能。 结果表明:微波法能快速、高效、选择性 地提取煤气化飞灰中的硅元素，碱灰比(NaOH 与煤气化飞灰的质量比)为 0.5、反应时间为 30 min 时硅的提取率达 20.2%，且除低浓度的铝元素外，无其他杂质元素溶出，利于高纯度纳米氧化硅的 合成。 碱灰比在0.5~1.5时，相同条件下，微波法提取的Si元素浓度为水热法的2.4~3.3倍。 采用 微波加热碱溶提取硅-水热合成两步法制备的氧化硅为高度有序的介孔材料，比表面积高达 1 069 m2 / g，孔体积高达 1.02 cm3 / g，孔径在 2 ~ 6 nm，Zeta 电位为-63.2 mV。 mSiO2 对废水中 RhB 具有良好的吸附能力，室温下可在 10 min 内将溶液中的 RhB 吸附去除 90%以上，最大去除率达 96%，是以水热法所得提取液制备的介孔氧化硅的 1.9 倍。 mSiO2 良好的吸附性能归因于其多孔结 构和丰富的表面负电荷。 吸附 RhB 后的纳米氧化硅可通过煅烧再生。 良好的吸附能力和易再生 优势，使其在吸附领域具有广阔应用前景。

来源：2022年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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