活性炭是一種良好的吸附劑，可以吸附各種有機(jī)物和無機(jī)物，被廣泛應(yīng)用于制藥、化工、食品、加工、冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域。近年來，制備活性炭尋求廉價原料的探索受到重視。除塵灰是鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程排放的大量粉塵和副產(chǎn)品，量大且粒度細(xì)，主要成分是鐵和碳，還有少量的鈣、鎂、硅、鋁的氧化物。由于原料本身的限制，采用物理活化法制備的活性炭比表面積較低，而采用化學(xué)品KOH活化法制備時，雖然能得到較高性能的產(chǎn)品，但高溫條件下KOH的強(qiáng)烈腐蝕性、原材料的高價格、工藝的復(fù)雜性使得該工藝難以大規(guī)模生產(chǎn)。有研究表明在原料中加入ZnCl 2、KOH、H 3 PO 4及碳酸鹽等物質(zhì)可促進(jìn)炭化物成為各向同性、難石墨化、無定型碳結(jié)構(gòu)為主的碳素前驅(qū)體，Wigmians等發(fā)現(xiàn)含K或Na的堿金屬化合物可以促進(jìn)生成微孔發(fā)達(dá)的高比表面積活性炭。
用除塵灰分離碳粉作原料，造粒時加入少量KOH （<2wt%）作為添加劑，采用水蒸氣活化的方法制備顆粒活性炭，確定了添加劑的_佳加入量，并探討了添加劑在2實(shí)驗(yàn)部分2.1原料實(shí)驗(yàn)原料鐵廠窯尾除塵灰，除塵灰的成分見，除塵器灰中除了含有大量碳粉外還含有大量Fe的氧化物、SiO 2、Al 2 O 3、CaO、MgO等無機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)磁選和化學(xué)法分離后得到灰分在8%左右的碳粉原料，其組成。造粒所用的粘結(jié)劑為煤焦油。
活性炭樣品的制備將原料碳粉、煤焦油、水三者之比為30：9：6的比例配料，分別另外加入0%、0.75%、1%、1.5%、2%的KOH （分析純），將混合物料裝入模具中，以30MPa的壓強(qiáng)壓制成直徑為3mm長5mm料條。將壓制好的顆粒于80℃干燥后，置于活化爐中，炭化到500℃并保溫30min，再升溫到850℃通入水蒸氣活化2h，然后在N 2保護(hù)氣氛中冷卻。
測試方法及分析儀器實(shí)驗(yàn)制得活性炭的得率按照下式計算：活化得率（%）=活性炭的重量（g）/活化前混合料的重量（g）×_活性炭的比表面積測定采用Quantachrom公司生產(chǎn)的CHEMBET-3000化學(xué)吸附儀，利用低溫（77K） N 2吸附法測定活性炭的比表面積。
采用密閉吸附裝置用稱量法測定活性炭對苯的吸附量。采用日本D/MAX-B型X射線衍射儀，分析活性炭微晶結(jié)構(gòu)。測定條件為Cu-Kα射線，掃描范圍2θ為10°8°對活性炭進(jìn)行X射線衍射分析，以測定其微晶結(jié)構(gòu)特征。采用JEOL JSM-6335F型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察活性炭表面形貌。
按照GB7702.6-87測定活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值，按GB7702.7-87測定活性炭的碘吸附值，按GB/T7702.15-1997測得活性炭的灰分。
結(jié)果與分析3.1 KOH添加量對活性炭性能的影響列出了制備的活性炭的性能參數(shù)。可以看到隨著KOH添加量的改變，活性炭比表面積、碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值的變化規(guī)律，說明添加KOH后對制備的活性炭的孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，當(dāng)添加量小于0.75%時，碘吸附值變化不大，比表面積只提高了5.6%，在加入量為0.75%1.5%時，碘吸附值和比表面積顯著提高，在添加量為1.5%時出現(xiàn)_大值。
如果再增加KOH的加入量，活性炭收率明顯降低，碘吸附值和比表面積也呈下降趨勢。亞甲基藍(lán)吸附值隨著KOH加入量的增加而增大。
一般來說，亞甲基藍(lán)吸附量在_程度上反映活性炭中孔或大孔的數(shù)量，而碘吸附量反映了活性炭微孔數(shù)量的多少。由可知，適量的添加劑可以促進(jìn)活性炭中微孔的生成，當(dāng)KOH加入量為1.5%時制得活性炭的孔集中在微孔范圍，從而使碘吸附值和比表面積達(dá)到_大值。而隨著KOH加入量的增大，當(dāng)加入量為2%時，活性炭中孔結(jié)構(gòu)可能集中在大孔范圍，從而使活性炭對碘吸附值降低，而對亞甲基藍(lán)的吸附量有所增加。
在KOH加入量為0.75%1.5%時，活性炭的得率在18%左右；再增大添加劑含量，活性炭得率明顯降低，灰分在此也出現(xiàn)了較大變化。
利用除塵灰分離碳粉制備活性炭的過程中，在原料中加入少量KOH作為添加劑，對活性炭的微晶結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)、表面形貌產(chǎn)生影響，在KOH加入量為1.5%時制備的活性炭孔隙分布均勻，有較高的吸附能力。KOH作為添加劑在活性炭制備過程中影響炭化和活化過程：1在炭化過程，促進(jìn)生成取向性差難石墨化的炭素前驅(qū)體，使制得的活性炭亂層程度增加，為活化過程打下良好基礎(chǔ)。