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利用除尘灰分离碳粉制备颗粒活性炭的工艺及性能研究

李江  
【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备颗粒活性炭(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备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好吸附性能的GACs,其比表面积可达582.7m2/g,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743.6 m2/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SiO2、Al2O3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Sherry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。


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