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废轮胎经过热解以后,得到的产物包括热解焦油、固体残余物(热解炭)以及热解尾气。热解炭和热解焦油是废轮胎热解反应的主要产物。本文对使用回转窑中试热解装置对废轮胎进行热解所得到的热解炭进行了全面分析和品质改良试验研究,主要内容包括:废轮胎热解炭的性质及影响因素分析、热解炭的活化试验研究以及热解炭和活化炭的吸附试验研究。(1)热解炭分析:本文首先对热解炭进行了常规分析,包括热解炭的产量、成分及粒度情况等。对热解炭性质的影响因素方面,主要考查了热解反应中最重要的反应参数之一,热解温度的影响情况。对于热解炭的产率,主要考查了产率随着热解温度的变化情况;对热解炭的粒度分析,研究了热解炭粒径的质量分布情况、热解炭的平均直径以及热解温度对热解炭粒度的影响等等;对热解炭进行了工业和元素分析以确定热解炭的主要成分,为确定灰份中少量杂质元素的含量,还进行了X射线能谱分析。本文还对轮胎原料中各主要元素在热解炭的分布情况进行了分析。在产率分析、工业及元素分析的基础上,本文从热解炭的角度出发,对整个热解反应条件的优化选择提出了建议。热解炭中含有的灰份会使热解炭的性能受到影响。作为改善热解炭品质的一个重要途径,本文分别使用盐酸和硫酸对热解炭进行了酸洗除灰处理,力图除去或尽量减少灰份的含量。主要考查了酸溶液的浓度、反应时间及酸溶液的温度等因素对灰份去除结果的影响。作为一种含碳的颗粒状物质,孔隙结构特点是热解炭的重要性质之一。本文结合氮气吸附法和压汞法对热解炭进行了详细分析,以确定其孔隙特征(主要包括热解炭的孔径分布情况,比表面积及比孔容积大小,平均孔径等等),研究了热解炭的比表面积随热解温度的变化情况,还对两种不同粒径的热解炭的孔容积分布情况进行了对比。热解炭的应用是废轮胎热解工艺的关键环节之一,也本文关注的重点。基于对热解炭性质所作的全面分析,本文详细探讨了热解炭的各种潜在工业应用途径,并对比某钟型号的商业炭黑,对废轮胎热解炭在橡胶工业上的应用进行了初步尝试。(2)活化试验研究本文对通过活化处理使热解炭孔隙结构得到充分发展以获得附加值更高的浙江大学硕士学位论文文世恩2003.1产品进行了试验研究。活化反应主要使用了三种不同的气体活化剂,分别是二氧化碳、水蒸气和氧气(空气)等,重点考查活化反应温度、反应时间、活化剂流速以及活化剂种类对活化反应的影响情况。对于各试验工况下所得的活化炭,均使用氮气吸附仪确定其比表面积大小。 本文重点讨论了活化反应前后热解炭的比表面积变化情况与活化温度和活化时间之间的关系,以及活化温度和活化时间对活化反应过程中热解炭烧失率的影响。另外,在本文试验条件下,讨论了活化炭的比表面积随烧失率而变化的情况。 在活化反应结果的评估方面,与常见活化效果评估方法不同,本文综合了活化反应前后比表面积的增加情况和热解炭的烧失率(也就是反应中碳元素的损失情况)情况,提出了活化效果衡量因子中,以初步评估不同试验工况下活化反应的大致效果。本文对使用不同活化剂的活化效果进行了对比分析,并将试验所得到的活化炭与商业活性炭进行了对比,考查了二者在孔隙结构方面的差别。(3)吸附特性试验研究 本文对热解炭和经过活化后的和活化炭的液相吸附能力进行了试验研究,以考查热解炭和活化炭的吸附应用途径。本文分别选取了三种比较典型的、分子大小各不相同的吸附质,即苯酚,碘以及亚甲基蓝进行吸附试验,重点分析了活化炭的比表面积和烧失率与吸附能力之间的关系。 本文进一步引入总体活化效果因子平,,综合活化炭比表面积变化、烧失率和吸附能力等多个因素对活化反应的效果进行全面评估。对使用不同活化剂所得到的活化炭的吸附性能差异进行了比较和分析,并选取了两种净水用商业活性炭进行比较。