废弃粉状活性炭制备炭陶瓷的初步研究开题报告

1. 研究目的与意义

目前的活性炭制品大多粉状产品，寿命短，无法再生，回收成本高且废弃后产生二次污染。保证活性炭高比表面，高吸附性的同时降低成本，延长使用寿命并实现回收再生利用是制约活性炭材料行业发展的瓶颈。采用无机粘结剂与废弃粉状活性炭成型制备新型炭陶瓷，可以为废弃粉状活性炭的资源化利用提供新的技术途径。

2. 国内外研究现状分析

随着社会发展和人民生活水平的提高，人民对环境保护的要求日益提高，使得国内外对活性炭的需求量越来越大。一般来讲，粉状活性炭是一次性消耗品，废弃后一般作为垃圾处理或者作为燃烧料为其他设备提供热量。由于粉状活性炭粒径小，在高温条件下容易与水蒸气、空气中的氧气及烟道气中二氧化碳等发生反应烧蚀严重，使得废弃粉状活性炭的再生难以达到工业化的发展的要求。

赵树森等以味精厂废弃粉状活性炭为原料，以水蒸气为活化介质，利用加热回转炉进行热再生，采用正交实验法进行实验，确定最佳工艺条件。实验结果表明：最佳再生温度为850^oc，再生时间为1h，水蒸汽通入量为30%（占活性炭的重量比），使得废弃粉状活性炭的恢复效率达到100%，再生得率达到70%。

马淑芳等同样以味精脱色用废弃粉状活性炭为原料，将化学再生和热再生两种方法结合起来对废弃粉状活性炭进行再生。首先使用酸碱化学试剂预处理废弃粉状活性炭，除去废弃粉状活性炭中的色素、蛋白质等无机盐和有机物，其次采用回转炉进行活化热再生达到高度再生的目的。研究结果发现，最佳再生温度350^oc，再生时间为40~50min，产品得率为50%。再生工艺流程操作简单，运行稳定，再生炭的吸附性能可以达到工业使用的标准。

3. 研究的基本内容与计划

1.废弃粉状活性炭与无机粘结剂的成型：选择水玻璃、粘土、水泥等无机粘结剂成型，也可以加入适量的有机高分子，了解不同粘结剂的粘结成型强度。

2.炭化温度和升温速度对炭陶瓷强度与孔隙度的影响：研究炭化温度800-1400摄氏度之间对炭陶瓷强度和结构的影响。分别在800，900,1000,1100,1200,1300,1400摄氏度的环境下进行炭化，分别采用30c/min和50c/min的升温速度。

3.通过分析不同炭化温度下，炭的得率、各种元素结合状态的变化规律，了解无机粘结剂与炭的粘结机理和物理、化学变化过程。

4. 研究创新点

1.废弃粉状活性炭与无机粘结剂的成型：选择水玻璃、粘土、水泥等无机粘结剂成型，也可以加入适量的有机高分子，了解不同粘结剂的粘结成型强度。

2.炭化温度和升温速度对炭陶瓷强度与孔隙度的影响：研究炭化温度800-1400摄氏度之间对炭陶瓷强度和结构的影响。

分别在800，900,1000,1100,1200,1300,1400摄氏度的环境下进行炭化，分别采用30^oc/min和50^oc/min的升温速度。