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利用除尘灰分离碳粉制备活性炭及其改性应用研究

崔静  
【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。


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