利用除尘灰分离碳粉制备颗粒活性炭的工艺及性能研究

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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制各颗粒活性炭(GACs)的工艺和性能。该研究可为国内钢铁企业除尘灰的综合利用探索新的开发应用途径，对工业废料的充分利用提供试验依据。通过正交实验确定了除尘灰分离碳粉物理活化法制各GACs的最佳工艺；在最佳工艺参数下，用铵盐浸渍处理后水蒸气活化法和KOH预浸渍处理后水蒸气活化法制备GACs。系统地研究了各活化工艺因素对GACs孔隙结构及吸附性能的影响，通过试验证明了除尘灰分离碳粉制备GACs的可行性。研究结果表明；除尘灰分离碳粉经物理活化后可制得具有较

2、好吸附性能的GACs，其比表面积可达582．7m2／叠，收率为21．46％；铵盐浸渍预处理对GACs的性能有较大影响，浸渍比(铵盐溶液的体积ml：碳粉质量g)为4：1时，GACs的比表面积为743．6m2／g，活化收率为40．8％，优于直接用水蒸气活化制得的GACs的性能。KOH预处理法制得的GACs比表面积达820．9m2，g，收率为30．35％。KOH预处理可以影响炭化过程，还可以与碳粉中的Si02、A1203等无机杂质反应生成可溶性盐，经酸洗后去除了GACs的灰分，提高了GACs的性能。x射线衍射分析表明，各活化方法制得的除尘灰基GACs具有不同的微晶结构，根据Bragg方程和Sher

3、ry公式可以计算出GACs的微晶大小及层面间距。随着GACs比表面积的增加，GACs的石墨化度下降，无定形炭含量提高，其微晶结构的不规则程度增大。关键词：除尘灰，颗粒活性炭，物理活化，铵盐，正交实验ABSTRACTInthisthesis，inordertoresolvetheproblemoftheflyashofTianjinPipeReductionPlant，thecarbonseparatedfromtheflyashwasreasonablydevelopedtogranularactivatedcarbons，whichwereofgreatpracticalvalues．In

4、thiswaytheindustrialwastewasrecycledandtheenvironmentWaSalsoprotected．TheoptimalpreparationprocessofGACswasdecidedbyanorthogonaldesign．UndertheoptimalpreparationprocessGACscouldbeobtainedbyphysicalactivationwimapretreatmentinammonium—saltsolution．GACscouldalsobepreparedbyphysicalactivation诵也KOHpret

5、reatmen．TheactivationprocessofGACsfromtheflyashWaSinvestigated．Thein_flueneesoftheactivationprocessontheporestructureandadsorptioncapacityofGACsweresystematicallystudied．TheresultsshowthatGACswiththeSBwrof582．7m2／gandyieldrateof21．46％Canbeobtainedfromtheflyashinphysicalactivation，Thespecificsurface

6、areaandtheyieldrateofGACsWel"eenhancedto743．6mZ／gand40．8％byapre订eamaentinammonium-saltsolution(thevolumeratioofammonium-saltsolutiontocarbonpowder(Im：g)is4：1)．GACswiththeSBETof820．9mZ／gandyieldrateof30．35％canbeobtainedfromtheflyashbythepretreatmentwitllKOH．Thepretreatmentwi也KOHCanaffectthecarboniza

7、tionandKOHCanalsoreact、vitllSi02，A]203，etc，thatwoulddecreasetheashcontentofGACsintheHClwashingandimprovetheadsorptioncapabilityofGACs．TheresultsofX—raydiffraction(XRD)revealethatGACsmadebyvariousactivationm