戴玉鐲 吉興香 田中建，2，* 馬 浩 張鳳山 房桂干

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物基材料與綠色造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南，250353；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南，250353；3.山東華泰紙業(yè)股份有限公司，山東東營，257335；4.中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，江蘇南京，210042）

廢紙漿是我國造紙?jiān)现械闹匾M成。2020 年，全國紙漿總消耗量10200 萬t，廢紙漿消耗量4763萬t，占紙漿總消耗量的46.70%。以廢紙為原料生產(chǎn)某些紙種過程中需要進(jìn)行脫墨，在其浮選脫墨階段會(huì)產(chǎn)生大量脫墨污泥（DPS）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1 t 脫墨廢紙漿會(huì)產(chǎn)生80～150 kg 的干脫墨污泥或160～500 kg的濕脫墨污泥[1]，因此，我國DPS 的年產(chǎn)量非常高。DPS主要由纖維素、涂料、無機(jī)填料、油墨粒子和多種金屬離子等組成[2]，成分復(fù)雜，處理難度大。目前，DPS的處理方法主要有直接焚燒法和填埋法，但均會(huì)在一定程度上造成二次污染[3]和資源浪費(fèi)。因此，DPS的無害化處理和資源化利用成為解決上述問題的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)外對DPS的資源化利用已有部分研究，如Ouadi 等人[4]將DPS 熱解，成功生成了由芳烴混合物組成的有機(jī)蒸汽，冷凝后得到熱值36～37 MJ/kg的液體燃料；Haddar等人[5]研究了?？w維和DPS對高密度聚乙烯二元復(fù)合材料及混雜復(fù)合材料熱機(jī)械性能的增強(qiáng)作用；Paz 等人[6]利用DPS 熱解制備生物炭，并將其用于重金屬污染的土壤修復(fù)，可降低土壤中的Ni 含量；程富江等人[7]以DPS 為原料，采用磷酸活化法制備脫墨污泥基活性炭；此外，用DPS制備造紙用填料、涂布顏料[8]和瀝青改性劑[9]等方面也有相關(guān)研究和工業(yè)化應(yīng)用。上述研究既能有效減輕造紙企業(yè)造成的污染，又能實(shí)現(xiàn)DPS 的資源化利用[7,10]。

活性炭作為一種多孔材料，是工業(yè)上常用的重要吸附劑之一[11]。近年來，活性炭的制備原料已經(jīng)從傳統(tǒng)的木材、煤炭等轉(zhuǎn)向稻殼[12]、果殼[13-14]、椰子殼[15]、廢紙[16]等工農(nóng)業(yè)廢棄物。作為造紙工業(yè)的固體廢棄物，DPS產(chǎn)量大，有機(jī)質(zhì)含量較高，易腐敗發(fā)臭，填埋等傳統(tǒng)處理方式會(huì)給企業(yè)帶來巨額處理費(fèi)用，增加生產(chǎn)成本，并對土壤和地下水產(chǎn)生污染。將其進(jìn)行資源化利用，制備成附加值較高的活性炭，不僅可以補(bǔ)貼企業(yè)固廢處理費(fèi)用，還能降低環(huán)境污染負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)DPS的減量化、無害化、資源化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的雙贏[17-19]。DPS 制備活性炭的難點(diǎn)在于其灰分含量略高，會(huì)增加活化劑用量和能耗，并改變活性炭孔結(jié)構(gòu)[20]。目前，活性炭的制備方法主要有水蒸氣法、二氧化碳法等物理活化法，磷酸法、氯化鋅法等化學(xué)活化法[21-23]，其中化學(xué)活化法被認(rèn)為是制備活性炭的最佳技術(shù)[24]。在眾多化學(xué)活化劑中，由于環(huán)境污染問題，氯化鋅的使用量有所下降，而磷酸和氫氧化鉀逐漸成為應(yīng)用最為廣泛的活化劑[25]。其中，氫氧化鉀活化法制備的活性炭比表面積高、孔隙分布均勻、吸附性能好，常用于制備高比表面積活性炭[26-27]。

本研究對DPS的化學(xué)組成、熱解特性等理化性能進(jìn)行了全面分析。并針對DPS 灰分含量較高的問題，采用前后球磨機(jī)械輔助-2 次脫灰-KOH 活化制備脫墨污泥基活性炭（DPS-AC），探究了KOH 濃度、固液比、炭化溫度、時(shí)間對活性炭孔結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響，以期為DPS-AC 的制備和DPS 的資源化利用提供理論和技術(shù)支持。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料與試劑

原料：DPS取自山東東營某造紙企業(yè)。

試劑：硝酸、氫氟酸、氫氧化鉀、鹽酸、碘、碘化鉀、溴化鉀、亞甲基藍(lán)等，均為分析純；0.1 mol/L硫代硫酸鈉溶液（實(shí)驗(yàn)室配制）。

1.2 DPS-AC制備方法

將自然風(fēng)干的DPS 放置在80℃去離子水中處理1 h，以洗去部分水溶性灰分物質(zhì)，得到水洗脫墨污泥（pDPS）；將pDPS 過篩，在105℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h，將干燥后pDPS 粉碎成直徑為2～6 mm 的顆粒；取20 g 絕干pDPS 和不同濃度的KOH 溶液（濃度分別為2.5、3.5、4.5、5.5 和6.5 mol/L）按一定的固液比（2∶1、1∶1、1∶2、1∶3 和1∶4，質(zhì)量比）混合，室溫浸漬24 h，于105℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥6 h；將烘干后的物料取出冷卻，用FW-100 型高速萬能粉碎機(jī)粉碎；將粉碎好的物料放于管式爐中隔絕空氣，按10℃/min 速率升溫至設(shè)定溫度（550、650、750、850 和950℃）后恒溫炭化一定時(shí)間（0、30、60、90和120 min）；將活化、炭化后產(chǎn)物先用10%的鹽酸洗滌3 次，再用80℃去離子水反復(fù)洗滌至水溶液呈中性；將洗滌干凈的物料，于105℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥6 h；將干燥后的樣品置于球磨機(jī)中，在250 r/min下，每研磨5 min 停歇5 min 為1 個(gè)循環(huán)，循環(huán)研磨18 次，得到DPS-AC。制備工藝流程如圖1所示。

圖1 DPS-AC制備流程示意圖Fig.1 Preparation process of DPS-AC

1.3 測試與表征

1.3.1 脫墨污泥組分的測定

灰分、有機(jī)物、固定碳和揮發(fā)分分析：按照GB/T 28731—2012《固體生物質(zhì)燃料工業(yè)分析方法》測定。

非金屬元素測定：采用元素分析儀（Elementar Unicub）測定DPS 和熱水處理后脫墨污泥（pDPS）中C、H、O、N、S 元素含量。C、H、N、S 測定條件：燃燒管溫度1150℃，還原管溫度850℃；O 測定條件：燃燒管溫度1140℃，還原管溫度850℃。

金屬元素測定：采用微波消解-電感耦合等離子質(zhì)譜法（賽默飛ICP RQ）測定DPS 和pDPS 中的金屬元素。消解環(huán)節(jié)采用硝酸、氫氟酸、過氧化氫混合酸體系，以增強(qiáng)氧化能力，消除氧化物（Si、Ca 等元素）對過渡金屬元素的干擾[28]。具體步驟是：稱取0.2 g 風(fēng)干樣品，加少量去離子水潤濕，并在通風(fēng)處中依次加入5 mL 硝酸、6 mL 氫氟酸、2 mL 過氧化氫。將消解罐置于微波消解儀中，按照升溫程序（見表1）進(jìn)行消解。消解程序結(jié)束后，冷卻取出。將消解罐置于趕酸架上，在150℃下趕酸，待液體蒸發(fā)至盡干后取出消解罐，加入適量去離子水過濾，于50 mL容量瓶中定容待測。

表1 微波消解升溫程序Table 1 Microwave digestion temperature program

1.3.2 脫墨污泥的熱穩(wěn)定性表征

熱重分析（TG）：使用TGA 熱量分析儀（TGAQ50）準(zhǔn)確測量DPS 和pDPS 熱解過程的質(zhì)量變化及變化速率，并繪制TG、DTG 曲線圖。測定條件：樣品添加量10 mg，N2為保護(hù)氣，流量40 mL/min，升溫速率10℃/min，熱解初始溫度25℃，終止溫度850℃。

1.3.3 DPS-AC孔特性分析和表征

微觀結(jié)構(gòu)表征：采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM，日立Regulus 8220）、透射電子顯微鏡（TEM，JEM 2100）在一定倍數(shù)下觀察DPS-AC表面形貌特征、孔道結(jié)構(gòu)等。

N2吸附脫附等溫線測定：采用全自動(dòng)比表面與孔隙度分析儀（美國麥克公司ASAP 2460）測定N2吸附脫附等溫線，計(jì)算分析DPS-AC 的BET 比表面積、總孔容及平均孔徑等。測定條件：脫氣溫度200℃，脫氣時(shí)間6 h，吸附氣體N2（-196℃）。

1.3.4 DPS-AC吸附性能測定

碘吸附量的測定：按照GB/T 12496.8—2015《木質(zhì)活性炭實(shí)驗(yàn)方法-碘吸附值的測定》測定。

亞甲基藍(lán)吸附量的測定：取50 mL 亞甲基藍(lán)溶液（500 mg/L）置于150 mL 具塞錐形瓶中，加入0.1 g DPS-AC，于25℃、250 r/min 條件下恒溫震蕩1 h。然后取出樣品過濾，將濾液稀釋一定倍數(shù)后，使用紫外可見分光光度計(jì)在665 nm 處測定溶液吸光度，亞甲基藍(lán)的平衡吸附量按式（1）計(jì)算。

式中，q表示活性炭對亞甲基藍(lán)溶液的單位吸附量，mg/L；C0表示亞甲基藍(lán)溶液初始濃度，mg/L；Ce表示吸附后溶液濃度，mg/L；M表示加入的活性炭質(zhì)量，g；V表示亞甲基藍(lán)溶液體積，L。

2 結(jié)果與討論

2.1 DPS和pDPS基本特性分析

2.1.1 DPS和pDPS的成分分析

對DPS、pDPS 進(jìn)行組分分析和元素分析，結(jié)果見表2。DPS 中C、O 元素含量相對較高，主要來源于DPS中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和油墨中的有機(jī)成分[29]，幾乎不含N、S 元素；灰分含量較高，固定碳、揮發(fā)分含量相對較低。經(jīng)熱水洗滌脫灰，DPS質(zhì)量損失約25%，pDPS 中灰分含量下降，有機(jī)物、固定碳、揮發(fā)分含量均有明顯提高，其中有機(jī)物含量提高近10%，說明熱水處理去除了DPS中的部分水溶性灰分和少量有機(jī)質(zhì)等。圖2 為不同處理?xiàng)l件下DPS和pDPS 圖。對圖2（a）和圖2（b）進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，DPS經(jīng)熱水脫灰后，顏色變淺，雜質(zhì)顆粒減少，暴露出明顯的細(xì)小纖維，其形貌與紙漿相近。

圖2 不同處理?xiàng)l件下的DPS和pDPS圖Fig.2 Images of DPS and pDPS with different trentment condition

表2 DPS和pDPS組分分析和元素分析Table 2 Content and element analysis of DPS and pDPS %

DPS 和pDPS 金屬元素含量測定結(jié)果見表3。DPS和pDPS 中含量較高的是Na、Mg、Al 和Ca，其次是Fe、Ti 和K，還含有微量的Cu、Mn、As、Zn、Cd、Cr、Ni、Ba 等，主要來源于廢紙中的填料、助劑、涂料及油墨等[30]。由表3 可以看出，除Fe、Cu、Cr、Ba 外，pDPS 中的金屬元素含量均低于DPS 中的含量，其主要原因是熱水洗滌造成了部分金屬元素鹽流失。

表3 DPS和pDPS金屬元素含量Table 3 Content of metal elements in DPS and pDPS μg/g

2.1.2 DPS和pDPS熱穩(wěn)定性分析

圖3和圖4顯示了DPS和pDPS的熱穩(wěn)定性。從圖3 和圖4 可知，DPS（175～509℃）和pDPS（168～507℃）有機(jī)物大量分解，質(zhì)量損失較為嚴(yán)重，分別達(dá)18.00%和29.03%，但由于水洗脫灰作用，pDPS有機(jī)物含量高，質(zhì)量損失較大；DPS（509～792℃）和pDPS（507～727℃）為熱解縮合產(chǎn)物和礦物質(zhì)分解階段，DPS在此階段質(zhì)量損失較嚴(yán)重，質(zhì)量損失速率達(dá)33.63%，而pDPS 質(zhì)量損失速率為25.32%，二者的差異也是由于脫灰處理造成的。同時(shí)，脫灰處理還使pDPS基本質(zhì)量恒定溫度較DPS降低了65℃。

圖3 DPS熱重分析Fig.3 TG/DTG curves of DPS

圖4 pDPS熱重分析Fig.4 TG/DTG curves of pDPS

由上述實(shí)驗(yàn)可知，DPS中含有一定量木質(zhì)素、纖維素等有機(jī)高分子物質(zhì)，含碳量較高、熱穩(wěn)定性好，且含有Mg、Al、Ca、K、Zn 等金屬元素，這些金屬化合物可在制備活性炭過程中作為催化劑或作為硬模板有利于孔洞結(jié)構(gòu)的形成[31]。因此，與稻殼、椰殼等農(nóng)林廢棄物相比，采用DPS 制備活性炭，在原料成本、催化劑用量和環(huán)境效益上都有一定優(yōu)勢。

2.2 不同制備條件對DPS-AC吸附性能的影響

2.2.1 KOH濃度對DPS-AC吸附性能的影響

圖5 為固液比1∶2、炭化溫度650℃、炭化時(shí)間90 min 條件下KOH 濃度（2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 mol/L）對DPS-AC 的碘和亞甲基藍(lán)吸附量的影響。由圖5 可知，碘和亞甲基藍(lán)吸附量隨KOH 濃度的增加而增加；在KOH 濃度6.5 mol/L 時(shí)，吸附效果最佳，其碘和亞甲基藍(lán)吸附量分別達(dá)589.91 mg/g、230.40 mg/g。由于前驅(qū)體具有不同的反應(yīng)活性，所以KOH的活化機(jī)理并不完全清晰。普遍認(rèn)為制備活性炭過程中，一方面原料中的碳與KOH 分解產(chǎn)生的水蒸氣反應(yīng)，形成孔隙；另一方面，原料中的碳與KOH 的分解產(chǎn)物K2O 在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成K2CO3[32]，產(chǎn)生豐富的細(xì)孔。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)KOH 濃度較低時(shí)，KOH 分解產(chǎn)物的量相對不足，造孔能力較差；隨著KOH 濃度的增加，造孔能力逐步提高，當(dāng)KOH濃度為6.5 mol/L 時(shí)，DPS-AC 獲得豐富的微、介孔，此時(shí)DPS-AC 吸附能力最強(qiáng)，碘和亞甲基藍(lán)吸附量達(dá)到最大。

圖5 KOH濃度對DPS-AC吸附性能的影響Fig.5 Effect of KOH concentration on the adsorption capacity of DPS-AC

2.2.2 固液比對DPS-AC吸附性能的影響

圖6 為KOH 濃度6.5 mol/L、炭化溫度650℃、炭化時(shí)間90 min 條件下，固液比（2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4）對DPS-AC 的碘和亞甲基藍(lán)吸附量的影響。由圖6可知，隨著固液比的減小，碘和亞甲基藍(lán)吸附量呈現(xiàn)先增大后減小趨勢；其他條件不變，固液比為1∶2 時(shí)，DPS-AC 的吸附效果最佳，其碘和亞甲基藍(lán)吸附量分別為589.91 mg/g、230.40 mg/g。當(dāng)固液比較大時(shí)，KOH 的量不足，原料中的碳未能充分參與炭化活化反應(yīng)，成孔效果不明顯；當(dāng)固液比減小為1∶2 時(shí)，DPS 中的碳與KOH 充分反應(yīng)，形成大量的微細(xì)孔，提高了對碘和亞甲基藍(lán)的吸附作用[33]；當(dāng)固液比繼續(xù)減小時(shí)，由于過多的KOH 反應(yīng)生成過量的K2O 刻蝕微孔周圍的碳，導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)坍塌，使微孔變成大孔，從而降低了DPS-AC的吸附性能。

圖6 固液比對DPS-AC吸附性能的影響Fig.6 Effect of liquid-solid ratio on the adsorption capacity of DPS-AC

2.2.3 炭化溫度對DPS-AC吸附性能的影響

圖7 為KOH 濃度6.5 mol/L、固液比1∶2、炭化時(shí)間90 min 條件下，炭化溫度（550、650、750、850、950℃）對DPS-AC 的碘和亞甲基藍(lán)吸附量的影響曲線。由圖7 可知，550～750℃范圍內(nèi)，隨著炭化溫度的升高，碘和亞甲基藍(lán)吸附量逐漸增大，但增加幅度不同。在炭化溫度為750℃時(shí)，DPS-AC 的吸附效果均為最佳，其碘和亞甲基藍(lán)吸附量分別達(dá)657.50 mg/g 和230.69 mg/g。這主要是因?yàn)楫?dāng)溫度較低時(shí)，DPS 上只有少數(shù)碳原子能獲得足夠的能量與K2O 反應(yīng)。隨著溫度的升高，更多的碳活性點(diǎn)位可以參與K2O的反應(yīng)，造孔作用更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，炭化溫度≥850℃時(shí)，炭化活化過程中樣品發(fā)生嚴(yán)重的燒結(jié)結(jié)塊現(xiàn)象（如圖8（a）），難以取出檢測。

圖7 炭化溫度對DPS-AC吸附性能的影響Fig.7 Effect of activation temperature on the adsorption capacity of DPS-AC

圖8 不同形態(tài)的DPS-AC圖Fig.8 Images of DPS-AC in different forms

2.2.4 炭化時(shí)間對DPS-AC吸附性能的影響

圖9 顯示了KOH 濃度6.5 mol/L、固液比1∶2、炭化溫度750℃條件下，碘和亞甲基藍(lán)吸附量隨炭化時(shí)間（0、30、60、90、120 min）的變化曲線。從圖9 中可以看出，隨著炭化時(shí)間的延長，碘和亞甲基藍(lán)吸附量呈現(xiàn)先增大后減小趨勢。當(dāng)炭化時(shí)間為90 min時(shí)，DPS-AC 吸附效果最佳，其碘和亞甲基藍(lán)吸附量分別為657.50 mg/g 和230.69 mg/g。在反應(yīng)初始階段，碳原子與大量K2O 反應(yīng)，生成大量微孔結(jié)構(gòu)使活性炭比表面積增大，并在一定時(shí)間范圍內(nèi)（0～90 min）呈現(xiàn)持續(xù)增大趨勢；當(dāng)炭化時(shí)間超過90 min時(shí)，長時(shí)間的高溫使DPS-AC 一些孔壁被破壞，部分微孔和介孔被嚴(yán)重?zé)g，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成大孔結(jié)構(gòu)，活性炭的比表面積和孔容相應(yīng)減小，造成吸附性能下降。

圖9 炭化時(shí)間對DPS-AC吸附性能的影響Fig.9 Effect of activation time on the adsorption property of DPS-AC

以碘和亞甲基藍(lán)吸附量為主要依據(jù)，結(jié)合以上單因素實(shí)驗(yàn)確定DPS-AC 最優(yōu)制備條件為：熱水預(yù)處理和酸洗處理2 次脫灰，KOH 濃度6.5 mol/L、固液比1∶2、炭化溫度750℃、炭化時(shí)間90 min，250 r/min間歇式球磨180 min。

2.3 脫灰處理對DPS-AC孔隙結(jié)構(gòu)特性的影響

活性炭孔結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)，如比表面積和總孔容，可以更加客觀地反映其孔結(jié)構(gòu)特性。為進(jìn)一步研究脫灰程度對DPS-AC 孔結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)驗(yàn)對經(jīng)1 次脫灰和2 次脫灰的DPS-AC（除脫灰外，其他制備條件按照上述最優(yōu)條件）孔的各項(xiàng)參數(shù)和N2吸附-脫附性能進(jìn)行了比較，結(jié)果如表4和圖10、圖11所示。

觀察圖10（a），2次脫灰的DPS-AC的N2吸脫附曲線屬于Ⅳ型，回滯環(huán)屬于H4 型。這表明的孔徑分布以介孔為主，且伴有一定數(shù)量的微孔，孔結(jié)構(gòu)多為狹縫型結(jié)構(gòu)。從圖11（a）和表4中的計(jì)算結(jié)果看，2次脫灰的DPS-AC 介孔率達(dá)到74.9%，且其中絕大部分是2～15 nm 的介孔，平均孔徑為4.339 nm。觀察圖10（b），1次脫灰的DPS-AC 的N2吸附和脫附曲線在相對壓力（P/P0）為0.5 附近出現(xiàn)了交叉，且在低相對壓力區(qū)間，脫附曲線一直在吸附曲線之下，造成這一現(xiàn)象的原因是樣品比表面積太小。

圖10 不同脫灰次數(shù)的DPS-AC N2吸附-脫附曲線Fig.10 N2 adsorption-desorption curves of DPS-AC with different deashing times

圖11 不同脫灰次數(shù)的DPS-AC孔徑分布曲線Fig.11 Pore size distribution curves of DPS-AC with different deashing times

通過對表4 中不同脫灰程度的DPS-AC 孔結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)比較，表明灰分對活性炭孔結(jié)構(gòu)有明顯的影響。經(jīng)熱水1 次脫灰處理，雖有約25%的灰分被除去，但仍有相當(dāng)一部分灰分被保留在DPS 中。這些無機(jī)填料等灰分中的部分物質(zhì)在高溫下與DPS 中的C 發(fā)生了反應(yīng)，但未反應(yīng)的物質(zhì)和/或過量的KOH會(huì)阻塞DPS-AC 的孔，從而改變其孔結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑和孔容等。因此，深度脫灰處理在使用灰分含量較高的原料制備活性炭過程中十分關(guān)鍵且必要。

表4 脫灰處理對活性炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響Table 4 Effects of deashing treatment on specific surface area and pore structure parameters of activated carbon

2.4 DPS-AC微觀形貌分析

圖12 為分別放大不同倍數(shù)觀察到的DPS 微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌圖。由圖12 可以明顯看到，DPS 中含有大量絮片狀或絲狀細(xì)小纖維和塊狀填料、涂料等灰分顆粒，這些細(xì)小纖維和灰分顆粒雜亂無章地堆積在一起，構(gòu)成了脫墨污泥。

圖12 不同放大倍數(shù)DPS的FE-SEM圖Fig.12 FE-SEM images of DPS with different magnifications

圖13 和圖14 分別是在最優(yōu)條件下制備的DPSAC FE-SEM 和TEM 圖。由圖13 可觀察到，經(jīng)過2 次脫灰、炭化活化和球磨后，DPS-AC 與DPS 相比較，微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化：DPS中的絲絮狀纖維和塊狀灰分顆粒消失，取而代之的是DPS-AC 中具有大量孔隙和排列松散的薄片狀結(jié)構(gòu)。從圖13（c）還可以看到，層間和薄層上還分布有大量縫隙狀孔。這些結(jié)構(gòu)能提高DPS-AC 的比表面積和孔容積，從而增強(qiáng)DPS-AC的吸附能力。DPS-AC中的薄片狀結(jié)構(gòu)和薄片中的孔洞及裂隙在圖14 中也可以清楚看到。這些薄片狀結(jié)構(gòu)可能是在球磨機(jī)械作用下形成的。

圖13 不同放大倍數(shù)DPS-AC的FE-SEM圖Fig.13 FE-SEM images of DPS-AC with different magnifications

圖14 不同放大倍數(shù)DPS-AC的TEM圖Fig.14 TEM images of DPS-AC with different magnifications

3 結(jié)論

本研究對廢紙脫墨污泥（DPS）主要理化性能進(jìn)行了全面分析，采用熱水和鹽酸酸洗2次脫灰、KOH活化、球磨機(jī)研磨輔助制備了具有薄層結(jié)構(gòu)的富含介孔的脫墨污泥基活性炭（DPS-AC）。

3.1 DPS-AC制備的最佳工藝條件為：熱水預(yù)處理和酸洗處理2次脫灰，KOH濃度6.5 mol/L、固液比1∶2、炭化溫度750℃、炭化時(shí)間90 min，250 r/min 間歇式球磨180 min。

3.2 在最佳條件下制備的DPS-AC 碘吸附量高達(dá)657.50 mg/g，亞甲基藍(lán)吸附量達(dá)230.69 mg/g，BET 比表面積達(dá)595.138 m2/g，總孔容達(dá)0.646 cm3/g?？讖街饕植荚?～15 nm 之間，平均孔徑為4.339 nm，介孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)。在球磨作用下，DPS-AC 形成大量薄片型結(jié)構(gòu)，這些薄片層間松散地堆積在一起，構(gòu)成近似圓孔型和狹縫型微、介孔結(jié)構(gòu)。