[发明专利]一种划分粉煤灰强碱体系下反应动力学阶段的方法

说明书

本发明公开了一种划分粉煤灰强碱体系下反应动力学阶段的方法，包括：将粉煤灰样品按确定的固液比与强碱溶液反应；计算反应体系中硅元素的表观物质的量浓度M₀；强碱体系反应完成后检测溶液中的硅元素浓度，得到硅参数系列1；利用稀混合酸溶液与滤渣反应，反应完成后检测混合酸溶液中的硅元素浓度，得到硅参数系列2；通过计算得到特征参数系列1和特征参数系统2；通过比较分析特征参数系列1和特征参数系统2，得到特征反应界限2和特征反应界限1；通过分析特征反应界限2和特征反应界限1，得到粉煤灰强碱体系下的各动力学反应阶段。本发明的方法准确、易操作，为粉煤灰的综合利用提供理论基础。

技术领域

本发明涉及反应动力学阶段技术领域，具体涉及一种划分粉煤灰强碱体系下反应动力学阶段的方法。

背景技术

粉煤灰是电厂燃煤产生的一种固体废物，由于粉煤灰中含有丰富的硅元素，其又常常被用作为一种无机硅资源。一般而言，在水热环境下与强碱反应是利用粉煤灰中硅元素的重要方法之一、目前，粉煤灰合成沸石，粉煤灰基地质聚合物以及一些新型环境材料等均基于粉煤灰在强碱体系下的反应过程。因此，弄清粉煤灰在强碱体系下的动力学反应阶段对于弄清粉煤灰强碱体系下的反应机理，进而推动粉煤灰在新型材料领域的应用均具有非常重要的理论和实际意义。但是，就目前国内外的研究成果来看，尚没有一种准确划分粉煤灰强碱反应体系下反应动力学阶段的方法，这阻碍了相关领域的基础理论及实际应用的研究，更进而影响了粉煤灰应用领域的进一步深入和扩展。

发明内容

针对粉煤灰强碱体系下的反应过程，本发明的目的是提供一种划分粉煤灰强碱体系下反应动力学阶段的方法，可以对粉煤灰在强碱体系下的反应过程中的反应动力学阶段作出明确的评价，对与粉煤灰在有关领域的机理研究和及其应用领域的扩展有很大的指导意义，且具有操作简单，易于推广应用的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种划分粉煤灰强碱体系下反应动力学阶段的方法，包括以下步骤：

1)将粉煤灰样品按确定的固液比(质量比：1/10-1/40)与强碱溶液(5mol/L-10mol/LNaOH溶液)反应，反应温度为25-75℃，反应时间为0-48h；

2)计算反应体系中硅元素的表观物质的量浓度，记为原始硅参数M₀；

3)强碱体系反应完成后，将混合液通过0.45μm滤膜过滤，检测溶液中的硅元素浓度，得到硅参数系列1，记为[N_1j]；

4)利用稀混合酸溶液与滤渣反应，反应完成后，将混合液通过0.45μm滤膜过滤，检测混合酸溶液中的硅元素浓度，得到硅参数系列2，记为[N_2i]；

5)通过计算，得到代表反应动力学阶段的特征参数系列1，记为[M_1j]；

6)通过计算，得到代表反应动力学阶段的特征参数系统2，记为[M_2i]；

7)通过比较分析代表反应动力学阶段的特征参数系列1和特征参数系统2，得到特征反应界限2和特征反应界限1；

8)通过分析特征反应界限2和特征反应界限1，得到粉煤灰强碱体系下的各动力学反应阶段。

步骤2)中，所述的原始硅参数M₀的计算方法为：

其中，m₀为反应体系中粉煤灰的质量，g；C₀为粉煤灰中硅元素的质量分数，％；V₀为混合体系的体积，L；M₀的单位为mol/L。

步骤5)中，与滤渣反应的烯酸的成分为：30％HF，30％HCl与40％柠檬酸的混合溶液。