废弃粉状活性炭制备多孔炭陶瓷及其吸附性能研究

摘要

为了实现废弃粉状活性炭的再生与资源化利用,笔者以废弃粉状活性炭为原料,以凹凸棒土为黏结剂,通过混合捏合、挤压成型、干燥烧结制备了多孔炭陶瓷。采用氮气吸附、扫描电子显微镜、X射线衍射表征了多孔炭陶瓷的孔隙结构和形态,测试了多孔炭陶瓷对碘、亚甲基蓝、苯酚和腐殖酸的吸附能力。考察了黏结剂用量、烧结温度和时间对炭陶瓷孔隙结构、吸附性能和强度的影响,分析了多孔炭陶瓷吸附水体中腐殖酸的性能。结果表明,黏结剂用量、煅烧温度和时间均对炭陶瓷的孔隙结构、强度和吸附能力具有较为明显的影响：当黏结剂与原料炭的质量比为1∶4,烧结温度和时间分别为800℃和0.5 h时,可以制备出强度达98%、比表面积和比孔容积分别为607 m2/g和0.720 cm3/g的中孔发达的多孔炭陶瓷。该成型炭陶瓷具有发达的中孔结构,对腐殖酸的平衡吸附量可达193.3 mg/g,显著高于商用的成型活性炭。溶液的p H和吸附温度影响炭陶瓷对腐殖酸的吸附量,在溶液p H为3、吸附温度为45℃时,炭陶瓷表现出较好的腐殖酸吸附能力。