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《天津大学》 2004年
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利用除尘灰分离炭粉制备活性炭的工艺及性能研究

魏娜  
【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炭粉为原 料制备活性炭的最佳工艺。该研究为国内钢铁企业除尘灰的综合利用探索了新的 开发应用途径,对工业废料的充分利用提供了可靠的试验依据。 采用物理法、化学物理法、KOH化学活化法三种方法对除尘灰分离炭粉进 行活化制备AC,研究了实验室条件下除尘灰基AC的制备工艺。系统地研究了各 活化工艺因素对AC孔隙结构及吸附性能的影响,通过试验论证了除尘灰分离炭 粉制备AC的可行性。研究结果表明:物理活化可制得具有较低比表面积和吸附 性能的除尘灰基AC;铵盐浸渍预处理可使AC的比表面积和活化收率有较大幅度 地提高,铵盐与炭粉的浸渍比(铵盐溶液的体积ml:炭粉质量g)对AC比表面积 有显著影响;化学活化法可制得高比表面积除尘灰基AC,通过正交实验研究了 除尘灰分离炭粉KOH活化的最佳工艺,获得了比表面积高达 2322.3m2/g、孔容大 且孔径分布均匀、吸附能力强的AC。KOH在活化过程中不仅起到活化剂的作用, 还可以与炭粉中的SiO2、Al2O3等无机杂质反应生成可溶性盐,经水洗后去除了 AC的灰分,提高了除尘灰基AC的品质,是利用除尘灰分离炭粉制备AC的较理 想的活化方法。 AC 的孔隙结构研究表明,其孔径分布有一定规律性。AC 的孔容及孔径分 布对其比表面积有很大影响,孔径分布窄、孔容积越大,则 AC 的比表面积越大。 AC 的比表面积与其对气相中有机蒸汽和液相中 Cr(VI)的吸附能力有很大关系, 比表面积越大 AC 的吸附能力越强。 X 射线衍射分析表明,各活化方法制得的除尘灰基 AC 具有不同的微晶结构, 根据 Bragg 方程和 Sherry 公式可以计算出 AC 的微晶大小及层面间距。随着 AC 比表面积的增加,AC 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。 对市售煤质 AC 进行液相氧化处理和热处理,可以改变活性炭表面官能团的 含量,提高活性炭的离子交换能力。XPS 分析表明氧化改性后 AC 中氧元素和碳 元素含量发生了很大变化,表面改性处理使活性炭对溶液中 Cr(VI)离子的吸附能 力增强。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X758

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