.176 工程科学学报，第42卷，第2期 量的难磨性物质，导致延长钢渣粉磨时间对钢渣 钢渣超微粉的生态活性炭，随着钢渣超微粉用量 的粉磨效果有限201 的增加，生态活性炭的孔容积与比表面积呈现先 图2为钢渣与钢渣超微粉的傅立叶变换红外 小幅降低后大幅降低的趋势，而平均孔径变化较 光谱仪图，可以看出对比钢渣，钢渣超微粉在 小且稳定，这是因为钢渣超微粉已经包裹于活性 960cm处的沸石类相的特征吸收峰均明显增强， 炭的结构中，占据活性炭一部分孔结构，因此导致 说明钢渣复合助磨剂促使钢渣中玻璃体的粉磨 孔容积与比表面积的下降，而对平均孔径影响较 化，有利于钢渣超细粉的粒径减小：在3600cm 小.进一步结合表6、表5与表1可以看出，虽然 处新增N-H伸缩振动特征吸收峰，说明钢渣助磨 随着钢渣超微粉用量的增加，生态活性炭的孔容 剂的官能团已经吸附在钢渣超微粉表面，有利于 积与比表面积降低，会导致活性炭孔结构对甲醛 钢渣超细粉的粒度分布均匀程度改善 吸附降解作用下降，但是当钢渣超微粉用量为20g 时，生态活性炭的降解甲醛性能最优，这是因为钢 200 钢渣超微粉（钢渣粉磨时间90min) 渣中含有的Fe元素与Mn元素分别对甲醛具有良 好的吸附降解作用与催化降解作用，适量的钢渣 150 解 超微粉可以抵消由于孔容积与比表面积降低导致 钢渣 的活性炭吸附降解作用下降的问题.当钢渣超微 安 粉用量进一步增加时，即由于活性炭的用量固定， 50 造成过量的钢渣超细粉呈现团聚后被活性炭包裹 且占据大量孔结构，不仅破坏了生态活性炭的微 40003500 300025002000 15001000 孔结构，而且降低了生态活性炭与甲醛的接触面 波长/cm- 积，从而导致生态活性炭的降解甲醛性能降低 图2钢渣与钢渣超微粉的傅立叶变换红外光谱仪图 Fig.2 FTIR of steel slag and steel slag ultrafine powder 表6生态活性炭的孔结构 Table 6 Pore structure of ecological activated carbon 2.3钢渣超微粉用量对生态活性炭性能的影响 钢渣超微粉用量/ 孔容积 比表面积/ 平均孔径 钢渣为电炉渣，钢渣粉磨时间为90min,钢渣 g (cm3g) (m2g) nm 超微粉用量分别为10、20和30g制备生态活性 0 0.76 1087 10.89 0 0.73 1032 10.74 炭，其降解甲醛性能见表5 20 0.68 971 10.60 表5钢渣超微粉用量对生态活性炭降解甲醛性能的影响 30 0.42 645 10.51 Table 5 Effect of the amount of steel slag ultrafine powder on the formaldehyde degradation performance of ecological activated 图3为生态活性炭的扫描描电镜图，可以看出 carbon 未添加钢渣超微粉的活性炭，即钢渣超微粉用量 钢渣种类 钢渣粉磨时间/钢渣超微粉用量/10h后甲醛降解率/ min g % 为0时，生态活性炭颗粒呈现良好且规则的外形， 电炉渣 90 10 43.6 层状结构清晰，说明活性炭具有丰富的孔结构，有 电炉渣 90 20 57.5 利于对甲醛的吸附降解；当钢渣超微粉用量为10g 电炉渣 90 30 52.6 时，生态活性炭颗粒依然呈现良好的外形与层状 结构，说明少量的钢渣超微粉较好的充填于活性 从表5可以看出，钢渣超微粉用量分别为10、20 炭中，没有破坏活性炭的结构：当钢渣超微粉用量 和30g制备的生态活性炭，其降解甲醛性能呈现先 为20g时，生态活性炭颗粒粒径明显减小且层状 大幅增加，后小幅降低的趋势，即10h后甲醛降解 结构依然清晰，说明适量的钢渣超微粉有利于提 率为43.6%~57.5%.当钢渣超微粉用量为20g时， 高生态活性炭的粉化率，进一步抵消由于孔容积 生态活性炭的降解甲醛性能达到最优，即10h后甲 与比表面积降低导致的活性炭吸附降解作用下降 醛降解率为57.5%，说明钢渣超微粉用量将影响生 的问题；当钢渣超微粉用量为30g时，生态活性炭 态活性炭的多孔结构.从而影响其降解甲醛性能. 颗粒粒径大小呈现明显的不均匀，其中大粒径颗 表6为生态活性炭的孔结构，可以看出未添加 粒的层状结构消失，小粒径颗粒表面出现钢渣超 钢渣超微粉的活性炭，其具有良好的孔结构：添加 微粉团聚的现象，说明过量的钢渣超微粉破坏了量的难磨性物质，导致延长钢渣粉磨时间对钢渣 的粉磨效果有限[20] . 图 2 为钢渣与钢渣超微粉的傅立叶变换红外 光谱仪图 ，可以看出对比钢渣 ，钢渣超微粉在 960 cm−1 处的沸石类相的特征吸收峰均明显增强， 说明钢渣复合助磨剂促使钢渣中玻璃体的粉磨 化，有利于钢渣超细粉的粒径减小；在 3600 cm−1 处新增 N−H 伸缩振动特征吸收峰，说明钢渣助磨 剂的官能团已经吸附在钢渣超微粉表面，有利于 钢渣超细粉的粒度分布均匀程度改善. 2.3    钢渣超微粉用量对生态活性炭性能的影响 钢渣为电炉渣，钢渣粉磨时间为 90 min，钢渣 超微粉用量分别为 10、20 和 30 g 制备生态活性 炭，其降解甲醛性能见表 5. 从表 5 可以看出，钢渣超微粉用量分别为 10、20 和 30 g 制备的生态活性炭，其降解甲醛性能呈现先 大幅增加，后小幅降低的趋势，即 10 h 后甲醛降解 率为 43.6%～57.5%. 当钢渣超微粉用量为 20 g 时， 生态活性炭的降解甲醛性能达到最优，即 10 h 后甲 醛降解率为 57.5%，说明钢渣超微粉用量将影响生 态活性炭的多孔结构，从而影响其降解甲醛性能. 表 6 为生态活性炭的孔结构，可以看出未添加 钢渣超微粉的活性炭，其具有良好的孔结构；添加 钢渣超微粉的生态活性炭，随着钢渣超微粉用量 的增加，生态活性炭的孔容积与比表面积呈现先 小幅降低后大幅降低的趋势，而平均孔径变化较 小且稳定，这是因为钢渣超微粉已经包裹于活性 炭的结构中，占据活性炭一部分孔结构，因此导致 孔容积与比表面积的下降，而对平均孔径影响较 小. 进一步结合表 6、表 5 与表 1 可以看出，虽然 随着钢渣超微粉用量的增加，生态活性炭的孔容 积与比表面积降低，会导致活性炭孔结构对甲醛 吸附降解作用下降，但是当钢渣超微粉用量为 20 g 时，生态活性炭的降解甲醛性能最优，这是因为钢 渣中含有的 Fe 元素与 Mn 元素分别对甲醛具有良 好的吸附降解作用与催化降解作用，适量的钢渣 超微粉可以抵消由于孔容积与比表面积降低导致 的活性炭吸附降解作用下降的问题. 当钢渣超微 粉用量进一步增加时，即由于活性炭的用量固定， 造成过量的钢渣超细粉呈现团聚后被活性炭包裹 且占据大量孔结构，不仅破坏了生态活性炭的微 孔结构，而且降低了生态活性炭与甲醛的接触面 积，从而导致生态活性炭的降解甲醛性能降低. 图 3 为生态活性炭的扫描描电镜图，可以看出 未添加钢渣超微粉的活性炭，即钢渣超微粉用量 为 0 时，生态活性炭颗粒呈现良好且规则的外形， 层状结构清晰，说明活性炭具有丰富的孔结构，有 利于对甲醛的吸附降解；当钢渣超微粉用量为 10 g 时，生态活性炭颗粒依然呈现良好的外形与层状 结构，说明少量的钢渣超微粉较好的充填于活性 炭中，没有破坏活性炭的结构；当钢渣超微粉用量 为 20 g 时，生态活性炭颗粒粒径明显减小且层状 结构依然清晰，说明适量的钢渣超微粉有利于提 高生态活性炭的粉化率，进一步抵消由于孔容积 与比表面积降低导致的活性炭吸附降解作用下降 的问题；当钢渣超微粉用量为 30 g 时，生态活性炭 颗粒粒径大小呈现明显的不均匀，其中大粒径颗 粒的层状结构消失，小粒径颗粒表面出现钢渣超 微粉团聚的现象，说明过量的钢渣超微粉破坏了 表 5    钢渣超微粉用量对生态活性炭降解甲醛性能的影响 Table 5    Effect of the amount of steel slag ultrafine powder on the formaldehyde  degradation  performance  of  ecological  activated carbon 钢渣种类 钢渣粉磨时间/ min 钢渣超微粉用量/ g 10 h后甲醛降解率/ % 电炉渣 90 10 43.6 电炉渣 90 20 57.5 电炉渣 90 30 52.6 表 6    生态活性炭的孔结构 Table 6    Pore structure of ecological activated carbon 钢渣超微粉用量/ g 孔容积/ (cm3 ·g−1) 比表面积/ (m2 ·g−1) 平均孔径/ nm 0 0.76 1087 10.89 10 0.73 1032 10.74 20 0.68 971 10.60 30 0.42 645 10.51 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 0 50 100 150 200 钢渣 相对透光率 波长/cm−1 钢渣超微粉 (钢渣粉磨时间 90 min) 图 2    钢渣与钢渣超微粉的傅立叶变换红外光谱仪图 Fig.2    FTIR of steel slag and steel slag ultrafine powder · 176 · 工程科学学报，第 42 卷，第 2 期