利用除尘灰分离碳粉制备活性炭及其改性应用研究

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1、摘要钢铁企业的除尘灰对生态环境造成严重污染，将其作为二次资源加以利用，提高其应用价值已成为一个重要的研究课题。本文研究了以除尘灰分离碳粉为原料，针对其特点，探索了制备颗粒活性炭(GACs)的新方法，并对物理活化法制备的GACs进行改性和应用实验。通过在碳粉原料中加入少量氢氧化钾(KOH)添加剂，以煤焦油为粘结剂，采用物理活化法制备颗粒活性炭；并利用旋转式活化炉模拟小型工业化生产过程；为了提高GACs的吸附选择性，对颗粒活性炭进行了氧化改性(硝酸热氧化、阳极氧化等)和还原改性(N2还原、H2还原等)处理，用扫

2、描电镜、光电子能谱、红外光谱、热重法等分析了改性处理对活性炭表面形貌和化学性质的影响，并研究了改性活性炭对挥发性有机物和重金属离子Cr(VI)的吸附性能。研究结果表明：在原料中加入少量KOH作为添加剂，对活性炭的微晶结构、孔隙结构、表面形貌产生影响，当KOH加入量为1．5％时制备的活性炭孔隙分布均匀，灰分较低，有较高的吸附能力。采用旋转式活化炉模拟小型工业化生产，相对与前期实验的箱式炉来说，提高了活化产量，而且通过炉体的转动，使活化更加均匀、充分。对活性炭进行不同的改性处理之后，活性炭表面官能团的数量有了显

3、著变化，改变了活性炭表面的化学性质，还原改性的活性炭对非极性气体分子吸附量较大，氧化改性吸附极性分子有利。对颗粒活性炭进行低浓度硝酸热氧化处理和阳极氧化处理，可以增加活性炭表面的官能团数量，提高离子交换容量，增加活性炭的表面活性区，提高颗粒活性炭对Cr(VI)的吸附能力。对“除尘灰分离碳粉制备活性炭”项目投入产出分析表明，该项目有较好的产业化前景。关键词：活性炭；除尘灰：氧化改性；还原改性：吸附性能：Cr(V1)ABSTRACTTher朗瑚offlyashproducedfromironandsteelma

4、nufacturingisanimportantissueduetotheenvironmentalconc锄．Inthisthesis，auewmethodofphysicalactivationtopreparegranularactivatedcarbons(GACs)fromtheflyashwasdeveloped．ModificationtechniquesandlheireffectsOffthepropertiesoftheGACsWel"ediSgUSScd．ThecoaltarWasch

5、osenasthebinderandKOHwaSaddedinthecarbonpowderbeforecarbonizationandsteamagtivati011．Therotationaltubefunlacewasusedforthepurposeofindm伍alapplications．Inordertoincreasetheadsorptiveselectivity,theGACsWeremodifiedbyusingoxidization(nitricacid，anodieoxidizat

6、ionere．)ordeoxidization(nitrogen,hydrogenetc．)methods．ThesurfaceappearanceandthechemicalpropertyoftheGACswereanalyzedbySEM，XPS，FTIRandTGTheadsorptionpropertiesforvolatileorganiccompoundsandheavymetalionsCr(VDwereinvestigated．TheresultshowedthattheKOHadditi

7、veaffectedthemicrostructure，theporesdistributionandthesurfac．七appearanceoftheGACs．WhentheKOHcontentreached1．5％．theactivatedcarbonwithlowashcontenthadthehighestiodineadsorptionvalueandspecificsurfacearea．Comparedwiththebox矗Ⅱn溉theoutputoftheGACsWasimproved；t

8、heactivationWasevenandsufficient．Aftermodification,thean30untofoxygengroupWaschangedwhichmodifiedthechemicalpropertyoftheGACs．Reducingthesurfaceoxygenfunctionalitieswasinfavorofadsorptionofnon-polargaswhilein