濕法改性制備(bei)高比表面積氫氧(yang)化鈣及表征

摘 要：選取内蒙古(gǔ)清水河優質石灰(hui)石爲原料，經煅燒(shao)和粉碎🙇‍♀️，在消化過(guò)程中加入含羟基(ji)的有機化合物，濕(shī)法改🔆性制備高比(bǐ)表面積氫氧化鈣(gài)。研究了丙二醇、三(san)乙醇胺🔴、聚乙二醇(chún)（1000）3 種改性劑對氫氧(yang)化鈣比表面積的(de)影響。利用👉 X 射線衍(yǎn)射✔️儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）和(he)比表面積分析儀(yí)（BET）表征了氫氧化鈣(gài)樣品的物相組成(chéng)、顯微結構和比表(biao)面積。結果表明：在(zài)石灰消化過☔程中(zhong)加入含羟💔基的有(you)機化合物可以增(zēng)大氫氧化鈣的比(bi)表面積，制得的氫(qīng)氧化鈣表面呈片(pian)層狀結構；當丙二(èr)醇添加量爲石灰(hui)質量的 10%時，制得氫(qīng)氧化鈣比表面積(ji)達到 47.415 6 m²/g。
關鍵詞：氫氧(yǎng)化鈣；濕法；改性；比(bi)表面積

氫氧化鈣(gài)一般是由生石灰(hui)與水消化生成的(de)一種㊙️無機粉體^[1-2] 。因(yin)原料石灰石分布(bu)廣泛、合成工藝簡(jian)單、價格低廉，氫氧(yǎng)化鈣被廣泛應用(yòng)于建築、塗料、水處(chu)理、環境污✍️染控制(zhi)等方面^[3-4] 。尤其在逐(zhú)漸成熟的幹法和(he)半幹法煙氣脫硫(liu)中^[5] ，氫氧化鈣作爲(wei)最常用的吸收劑(ji)，其性能的優劣直(zhi)📧接影響🌈脫硫效果(guǒ)^[6-8] 。氫氧化鈣淨化煙(yān)氣過程一般是利(li)用煙氣中的酸性(xing)❄️氣體與氫氧化鈣(gài)進行氣固接觸導(dao)緻的酸堿反應或(huo)相關吸附，決定反(fan)應的一個重要因(yīn)素就是固體的比(bǐ)⁉️表面積^[9-10] ，因此制備(bei)高比表面積的氫(qīng)氧化鈣對煙氣淨(jìng)化及🔞相關方面的(de)應用至關重要。氫(qing)氧化鈣是具有極(ji)性的無機化合物(wu)，對氫氧化鈣進行(hang)表面改性可以利(li)🔱用含羟基的有⭕機(jī)化合物^[11] 。筆者通過(guo)加入含羟基的有(you)機改性劑濕法制(zhì)備氫氧化鈣，考察(cha)了聚乙二醇（1000）、丙二(er)醇和三乙醇胺對(duì)氫氧化鈣比表面(miàn)👅積的🈲影響，比較了(le)不同改性劑在不(bú)同投入量下制✉️得(de)氫氧化鈣的比表(biao)面積，制備出分散(san)性好、比表面積大(dà)的氫氧化鈣^[7] 。

1 實驗(yan)部分

1.1 原料與試劑(jì)

石灰石選自内蒙(meng)古清水河暖泉地(di)區寒武系地層^[12-21] ，主(zhǔ)要化學成分見表(biǎo)1。丙二醇、三乙醇胺(an)、聚乙二醇（1000）、鹽酸和(he)蔗糖🔅均爲分析純(chún)。

1.2 儀器設備

箱式電(diàn)阻爐；真空幹燥箱(xiang)；數顯恒速攪拌器(qi)；電子恒溫💔水浴鍋(guō)❌；微🌈型粉碎機；D8型XRD儀(yi)；S-4800型FE-SEM；3H-2000PS1/2型靜态容量法(fa)比表面積及孔徑(jing)分🛀析測試儀。

1.3 實驗(yan)方法

1.3.1 石灰石煅燒(shao)

将石灰石制成5~50mm顆(kē)粒，置于電阻爐中(zhōng)于1100℃煅燒10~15min，然後自然(rán)冷卻至室溫。

1.3.2 石灰(hui)活性度和有效鈣(gai)含量測定

将生石(shí)灰制成1~5mm顆粒，測定(ding)其活性度和有效(xiao)鈣含量。測試石灰(huī)活性度參照YB/T 105－2005《冶金(jīn)石灰物理檢驗方(fāng)法》。取石灰50g，倒入2L 40℃水(shui)中，以酚💛酞爲指示(shi)劑，用4mol/L鹽酸滴定，直(zhí)到紅色消失，記錄(lu)從滴定❄️開始到第(di)10min時消耗鹽酸體積(jī)即爲石灰活性度(dù)^[13] 。石灰有效鈣含量(liàng)測定采用經典蔗(zhe)糖鹽酸滴定法。取(qǔ)石灰0.4~0.5g，置于250mL錐形瓶(píng)中，加入4g蔗糖覆蓋(gai)在石灰上，加入煮(zhǔ)沸并已冷卻的蒸(zhēng)餾水40mL，密閉，用磁力(li)攪拌器攪拌15min，以酚(fēn)酞爲指示劑，用0.5mol/L鹽(yan)酸滴定，控制滴定(dìng)速度爲2~3滴/s，至溶液(ye)中紅色消失，保持(chi)30s不變色^[14] 。石灰有效(xiao)鈣含量計算公式(shi)：

w（CaO）=0.0005cVM/m×100%

式中：M爲氧化鈣摩(mó)爾質量（g/mol）；c爲鹽酸标(biāo)準溶液濃度（mol/L）；V爲🏒消(xiao)耗鹽酸🈲标🌐準溶液(yè)體積（mL）；m爲石灰樣品(pin)質量（g）。

1.3.3 石灰消化

水(shui)浴溫度控制爲80℃，稱(cheng)取20g石灰，倒入盛有(yǒu)100mL 80℃蒸餾水的燒杯中(zhōng)，加入不同質量的(de)丙二醇、三乙醇胺(an)、聚乙二醇🈲（1000），以300r/min轉速(sù)攪拌1h，陳化4h，在105℃真空(kong)✂️幹燥箱中烘幹。

2 結(jié)果與分析

2.1 石灰石(shi)物相分析

圖1 爲石(shí)灰石XRD譜圖。由圖1看(kàn)出，石灰石特征衍(yǎn)射峰與方解石中(zhong)CaCO3标準衍射特征峰(feng)基本一緻，說明石(shi)灰石主要成分🍓爲(wei)CaCO3。

圖1 石灰石XRD譜圖

2.2 煅(duàn)燒後生石灰樣品(pin)分析

圖2 爲煅燒後(hou)生石灰XRD譜圖。由圖(tú)2看出，生石灰特征(zhēng)衍射峰與CaO标準🚶‍♀️特(te)征衍射峰基本一(yī)緻，說明生石灰中(zhong)主要成分爲CaO。經分(fen)析，生石灰活性度(du)爲408.7mL，有效鈣含量爲(wèi)92.25%。生石灰活性度和(he)有效鈣含量都較(jiao)高，證明其品質優(you)良。

2.3 改性劑類型對(dui)氫氧化鈣比表面(miàn)積的影響

丙二醇(chún)、三乙醇胺、聚乙二(èr)醇（1000）添加量分别爲(wèi)5%和10%，改性劑對氫氧(yang)化鈣比表面積的(de)影響見表2。由表2看(kan)出，添加丙二醇和(he)三💔乙醇胺制得氫(qīng)氧化鈣比表面積(ji)比未加改性劑時(shí)大，而添加聚乙二(er)醇（1000）制‼️得氫氧化鈣(gai)比表面積比未加(jiā)改性劑時小。以丙(bing)二醇的改性效㊙️果(guǒ)最好。

表2 改性劑類(lei)型對氫氧化鈣比(bi)表面積的影響

2.4 改(gai)性劑用量對氫氧(yǎng)化鈣比表面積的(de)影響

以丙二醇和(hé)三乙醇胺爲改性(xing)劑，考察改性劑用(yòng)量對氫氧化鈣比(bǐ)表面積的影響，結(jié)果見圖3。由圖3看出(chu)，當丙二醇用量爲(wèi)樣品質量的10%時，氫(qing)氧化鈣比表面積(jī)最大，達到47.4156m²/g；當🌂三乙(yǐ)醇🐉胺用量爲樣品(pǐn)質量的5%時，氫👉氧化(hua)鈣比表面積爲44.4442m²/g，效(xiào)果非常理想。

2.5 氫氧(yang)化鈣樣品物相分(fèn)析

圖4 氫氧化鈣樣(yàng)品XRD譜圖。由圖4看出(chu)，氫氧化鈣樣品特(te)征衍射峰與氫氧(yang)化鈣标準衍射峰(fēng)基本一緻，說明石(shí)灰消化❄️生成的物(wù)質主要爲氫氧化(hua)鈣。

圖4 氫氧化鈣樣(yàng)品XRD譜圖

2.6 氫氧化鈣(gài)樣品微觀形貌分(fen)析

圖5 爲不加改性(xìng)劑制得氫氧化鈣(gai)樣品SEM照片。圖6爲添(tian)♉加丙☎️二醇（用量10%）制(zhi)得氫氧化鈣樣品(pin)SEM照片。

圖5 不加改性(xing)劑制得氫氧化鈣(gài)樣品SEM照片

圖6 添加(jia)10%丙二醇制得氫氧(yǎng)化鈣樣品SEM照片

對(dui)比圖5和圖6可以看(kàn)出，加入改性劑制(zhì)得的氫氧化🌍鈣晶(jīng)粒較小，晶粒之間(jian)有較多微孔且分(fen)布相對均😄勻，表面(mian)呈片層✨狀結構且(qie)分層特别明顯。這(zhe)些微孔和片層提(ti)供了較大的比表(biǎo)面積，使氫氧化鈣(gai)表面整體呈現一(yi)個多孔隙、大比表(biao)面積的結構。

3 結論(lun)

以高活性度和高(gao)有效鈣含量石灰(huī)爲原料濕法消化(hua)制備🧑🏾‍🤝‍🧑🏼氫氧化鈣時(shí)，加入丙二醇和三(sān)乙醇胺可以增大(dà)氫氧化鈣比表👣面(miàn)積。當丙二醇添加(jia)量爲石灰質量的(de)10%時，氫氧❌化鈣比表(biao)面積達到47.4156m²/g；當三乙(yǐ)醇胺添加量爲石(shi)灰質量的5%時，氫氧(yǎng)化鈣比表面積達(da)到44.4442m²/g。制🙇🏻備的氫氧化(huà)鈣表面呈片🐅層狀(zhuàng)結構，晶粒之間均(jun1)勻分布大量微🙇‍♀️孔(kong)。

參考文獻：

[1] 李慧芝(zhi)，李紅，熊穎輝.異丙(bǐng)醇改性氫氧化鈣(gai)的研究[J]. 無機鹽工(gōng)🈲業，2008，40（9）：32-34.
[2] 谷麗，劉潤靜，郭(guo)志偉.石灰消化條(tiao)件對氫氧化鈣活(huo)性的影👨‍❤️‍👨響[J]. 中國粉(fen)體技術，2012，18（4）：62-65， 69.
[3] 伍澤廣，劉(liú)欽甫，孫俊民，等.石(shí)灰活性度的測定(ding)及其影響因素研(yán)究——以内蒙古清水(shui)河地區爲例[J]. 河北(běi)工程大學學🌈報：自(zì)然科學版，2013，30（3）：83-87.
[4] 劉潤靜(jìng)，谷麗，張志昆，等.石(shi)灰活性影響因素(sù)研究[J]. 無機鹽工業(yè)，2012，44（9）：29-31.
[5] 馬俊彪，鄧輝鵬.幹(gàn)法脫硫石灰消化(huà)工藝[J]. 華電技術，2010，32（5）：74-79.
[6] 常(chang)熟大衆鈣化物有(you)些公司.幹法脫硫(liú)用高比表面積氫(qing)氧化鈣制備方法(fa)：中國，101774620A[P]. 2025-12-21.
[7] 鍾偉飛，吳忠(zhōng)标.石灰消化工藝(yì)的研究與優化[J]. 環(huan)境污🍉染與防治，2004，26（6）：424-426，436.
[8] 塗(tú)開峰，楊國華，張志(zhi)學.粉體消石灰在(zai)雙層濾料床中煙(yan)氣脫硫試驗[J]. 甯波(bo)大學學報：理工版(bǎn)，2010，23（3）：117-1121.
[9] 矢橋工業株式會(hui)社.氫氧化鈣的制(zhì)備方法：中國，1189814A[P]. 2025-12-21.
[10] Xu Jing，Chen Qinghua，Qian Qingrong. Application of hydrosoluble polymers to preparation of nanoscale calcium hydroxide [J]. Chemical Research in Chinese Universities，2004，20（2）：229-231.
[11] 梁鵬(péng).内蒙古清水河縣(xian)石灰岩特征及成(cheng)因[J]. 中國科🐪技博覽(lǎn)，2015（18）：246.
[12] 馮增昭，彭勇明，金(jin)振奎，等.中國早寒(hán)武世岩相古地♌理(lǐ)☂️[J]. 古地理學報，2002，4（1）：1-12.
[13] 馮小(xiao)平，周曉東，謝峻林(lín)，等.石灰的煅燒工(gōng)藝及其結構對♊活(huó)性度的影響[J]. 武漢(han)理工大學學報，2004，26（7）：28-30.
[14] JTG E51—2009公(gōng)路工程無機結合(he)料穩定材料試驗(yàn)規程[S]

收稿日期：2025-12-21
作(zuò)者簡介：郝志飛（1990— ），男(nan)，在讀碩士，研究方(fāng)向爲煤基固✍️廢高(gāo)值🏃🏻化利用。
通訊作(zuò)者：張印民
聯系方(fang)式：[email protected]