基于鈣基液橋的細(xì)顆粒物黏附力及其化學(xué)團(tuán)聚研究.pdf

1、PM2.5是目前導(dǎo)致我國(guó)霧霾天氣頻發(fā)的主要原因，燃煤產(chǎn)生的細(xì)顆粒物是其重要排放源。PM2.5粒徑小，除塵裝置對(duì)其控制較困難。團(tuán)聚是使煙氣中的細(xì)顆粒物長(zhǎng)大的技術(shù)，粒徑變大的顆粒物更容易被去除。團(tuán)聚技術(shù)不但可以有效降低細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度，對(duì)數(shù)量濃度降低也有很好的效果。團(tuán)聚技術(shù)中的化學(xué)團(tuán)聚最具應(yīng)用前景，其通過(guò)液橋?qū)㈩w粒物連接在一起的方式也能防止顆粒物再次分離。但化學(xué)團(tuán)聚的理論研究很少，致使實(shí)驗(yàn)研究缺乏理論指導(dǎo)。另外，石灰石-石膏濕法脫硫裝置可去

2、除部分來(lái)源于粉煤灰的細(xì)顆粒物，但同時(shí)也會(huì)生成來(lái)源于石膏的細(xì)顆粒物。因此，研究石灰石-石膏濕法脫硫中的細(xì)顆粒團(tuán)聚技術(shù)更有實(shí)際意義。
　　本文首先進(jìn)行原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）探針與粉煤灰之間黏附力的實(shí)驗(yàn)研究。以脫硫相關(guān)的鈣基物質(zhì)飽和溶液，或其溶解表面活性劑或高分子黏結(jié)劑為橋連液體，研究黏附力隨距離變化的規(guī)律。研究結(jié)果表明：表面活性劑使黏附力減小，液橋斷裂距離增加；隨表面活性劑濃度增加，最大

3、黏附力值呈現(xiàn)先減小后上升的趨勢(shì)；不同表面活性劑與高分子黏結(jié)劑配合使用時(shí)，黏附力呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)。
　　其次，對(duì)液橋作用下AFM針尖與粉煤灰間黏附力進(jìn)行理論研究。根據(jù)液橋存在形態(tài)，建立凸凹狀液橋的兩種體積模型。根據(jù)現(xiàn)有研究提出此兩種模型下毛細(xì)力的四種計(jì)算公式，并對(duì)范德華力、動(dòng)態(tài)黏性力等黏附力進(jìn)行定量分析。研究結(jié)果表明：兩種模型下，黏附力為引力，毛細(xì)力占主導(dǎo)地位，范德華力只在納米級(jí)距離下起作用，動(dòng)態(tài)黏性力及靜電力可以忽略不計(jì)，理論計(jì)算

4、與實(shí)驗(yàn)的規(guī)律相同。
　　再次，對(duì)微米級(jí)粉煤灰顆粒物間的毛細(xì)力進(jìn)行理論研究。通過(guò)建立液橋作用下難潤(rùn)濕粉煤灰間的兩種液橋體積模型，鈣基溶液或其與潤(rùn)濕劑為橋連液體時(shí)，對(duì)毛細(xì)力、動(dòng)態(tài)黏性力等影響特性進(jìn)行理論分析。研究結(jié)果表明：顆粒物間毛細(xì)力為斥力，表面活性劑減小橋連液體表面張力，從而減小顆粒物間毛細(xì)力；PM2.5更能與大顆粒物形成有效連續(xù)的液橋。同時(shí)，基于能量最小原理，對(duì)粉煤灰間液橋等容拉伸過(guò)程進(jìn)行模擬研究。結(jié)果表明：液橋體積相對(duì)較大時(shí)，

5、橋連液體形貌變?yōu)楦鼮榈膹?fù)雜結(jié)構(gòu)，圓弧近似原則不再適用；表面活性劑可延緩橋連液體的斷裂距離，增加顆粒物間團(tuán)聚。
　　最后，設(shè)計(jì)并建造濕法煙氣脫硫化學(xué)團(tuán)聚細(xì)顆粒物的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究團(tuán)聚劑對(duì)細(xì)顆粒物分級(jí)脫除效率，以及對(duì)細(xì)顆粒物脫除性能的影響。研究結(jié)果表明：煙氣中 PM0.2占PM2.5的粒數(shù)比例高于95％時(shí)，鈣基物質(zhì)飽和溶液，對(duì)細(xì)顆粒物脫除效果達(dá)約80%。鈣基溶液?jiǎn)为?dú)添加表面活性劑時(shí)，團(tuán)聚效果提升；表面活性劑Compound No.3與高