948 工程科学学报，第43卷，第7期 钢渣基活性炭吸收氯气的性能；采用美国赛默飞 表2特殊钢渣超微粉的化学成分（质量分数） 世尔科技公司ARLAdvant'X IntellipowerTW3600 Table 2 Chemical composition of special steel slag ultrafine powder % 型扫描型X-射线荧光光谱仪测试特殊钢渣超微粉 CaO SiO Al2O;MgO Fe2O:Cr2O;PbO P2Os CuO MnO Other 的化学成分；采用美国Micromeritics Instrument 53.0523.618.337.521.921.040.790.430.410.402.50 Corporation公司TriStarlI3020型全自动比表面 和孔隙分析仪测试钢渣基生物质活性炭的孔 从表1还可以看出，随特殊钢渣超微粉掺量的 结构；采用珠海欧美克仪器有限公司LS-POP(9) 增加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力呈 型激光粒度仪测试特殊钢渣超微粉的粒径分布； 现先增加后降低的趋势，其中在废弃核桃壳超微 采用美国FEI公司NANO SEM430型场发射扫 粉与特殊钢渣超微粉的质量比为100：6时出现显 描电子显微镜测试钢渣基生物质活性炭的微观 著的拐点，这与钢渣基生物质活性炭的孔结构（见 形貌 表3)相关.从表3可以看出，当废弃核桃壳超微粉 与特殊钢渣超微粉的质量比≤100：6时，钢渣基生 2 结果与讨论 物质活性炭的孔结构、比表面积和平均孔径均小 2.1废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量 幅降低，但是当废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超 比的影响 微粉的质量比>100：6时，钢渣基生物质活性炭的 特殊钢渣超微粉的细度为600目，废弃核桃 孔结构、比表面积和平均孔径均大幅降低，这是因 壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比分别为 为特殊钢渣超微粉掺量过大时，造成特殊钢渣超 100:0、100:2、100:4、100:6、100:8、100:10, 微粉在孔结构中大量积累，导致有效吸附空间降 吸附环境温度为30℃时钢渣基生物质活性炭吸 低、对氯气的吸附能力降低 收氯气性能见表1. 表3钢渣基生物质活性炭的孔结构 表1废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比对钢渣基生物 Table 3 Pore structure of steel-slag-based biomass-activated carbon 质活性炭的影响 Mass ratio Pore structure/ Specific surface area/ Average pore Table 1 Effect of the mass ratio of discarded walnut shell ultrafine (cmg) (m2g) size/nm powder and special steel slag ultrafine powder on steel-slag-based 100:0 0.72 996 11.05 biomass-activated carbon 100:2 0.72 975 11.02 Mass Chlorine adsorption capacity in different pressures/% 100:4 0.71 960 10.96 ratio 0MPa 0.02 MPa 0.04 MPa 0.08 MPa 0.16 MPa 0.24 MPa 100:6 0.68 953 10.87 100:00 4.06 7.52 16.75 21.81 28.39 100:8 0.63 907 10.44 100:20 4.75 8.32 18.14 23.62 30.15 100:10 0.56 835 10.23 100:40 5.48 9.53 20.65 26.89 34.35 100:60 5.94 10.07 21.47 27.93 35.16 2.2特殊钢渣超微粉细度的影响 100:80 5.69 9.83 20.52 26.36 34.02 特殊钢渣超微粉的细度分别为400目、500目、 100:100 5.25 9.75 20.60 26.31 33.36 600目、700目和800目，废弃核桃壳超微粉与特 殊钢渣超微粉的质量比分别为100：6.吸附环境 从表1可以看出，随特殊钢渣超微粉掺量的增 温度为30℃时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性 加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力均有 能见表4. 所提高，说明特殊钢渣超微粉掺入废弃核桃壳超 从表4可以看出，随特殊钢渣超微粉细度的增 微粉可以提高生物质活性炭对氯气的吸附能力， 加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力呈现 这与特殊钢渣超微粉的化学成分（见表2）相关.从 先大幅提高后小幅增加的趋势，其中在特殊钢渣 表2可以看出，特殊钢渣超微粉的化学成分中 超微粉细度≥600目时钢渣基生物质活性炭对氯 含有一定量的Fe2O3、PzO5、CuO和MnO,其中Fe2O3 气的吸附能力基本趋向稳定，这与特殊钢渣超微 具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面 粉的粒度分布（见图1）及其均匀性（见表5）相关. 形成富集，提高其吸附能力，CuO和MnO具有催 从图1可以看出，随着特殊钢渣超微粉细度的 化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附 增加，特殊钢渣超微粉的d降低，但是d10与 能力18-20 dso呈现先降低后大幅增加再小幅减小的趋势（其钢渣基活性炭吸收氯气的性能；采用美国赛默飞 世尔科技公司 ARLAdvant’X IntellipowerTW3600 型扫描型 X-射线荧光光谱仪测试特殊钢渣超微粉 的 化 学 成 分 ； 采 用 美 国 Micromeritics  Instrument Corporation 公 司 TriStarII 3020 型 全 自 动 比 表 面 和孔隙分析仪测试钢渣基生物质活性炭的孔 结构；采用珠海欧美克仪器有限公司 LS-POP(9) 型激光粒度仪测试特殊钢渣超微粉的粒径分布； 采用美 国 FEI 公 司 NANO  SEM430 型场发射扫 描电子显微镜测试钢渣基生物质活性炭的微观 形貌. 2    结果与讨论 2.1    废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量 比的影响 特殊钢渣超微粉的细度为 600 目，废弃核桃 壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比分别 为 100∶0、100∶2、100∶4、100∶6、100∶8、100∶10， 吸附环境温度为 30 ℃ 时钢渣基生物质活性炭吸 收氯气性能见表 1. 表 1 废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比对钢渣基生物 质活性炭的影响 Table  1    Effect  of  the  mass  ratio  of  discarded  walnut  shell  ultrafine powder  and  special  steel  slag  ultrafine  powder  on  steel-slag-based biomass-activated carbon Mass ratio Chlorine adsorption capacity in different pressures/% 0 MPa 0.02 MPa 0.04 MPa 0.08 MPa 0.16 MPa 0.24 MPa 100∶0 0 4.06 7.52 16.75 21.81 28.39 100∶2 0 4.75 8.32 18.14 23.62 30.15 100∶4 0 5.48 9.53 20.65 26.89 34.35 100∶6 0 5.94 10.07 21.47 27.93 35.16 100∶8 0 5.69 9.83 20.52 26.36 34.02 100∶10 0 5.25 9.75 20.60 26.31 33.36 从表 1 可以看出，随特殊钢渣超微粉掺量的增 加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力均有 所提高，说明特殊钢渣超微粉掺入废弃核桃壳超 微粉可以提高生物质活性炭对氯气的吸附能力， 这与特殊钢渣超微粉的化学成分（见表 2）相关. 从 表 2 可以看出 ，特殊钢渣超微粉的化学成分中 含有一定量的 Fe2O3、P2O5、CuO 和 MnO，其中 Fe2O3 具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面 形成富集，提高其吸附能力，CuO 和 MnO 具有催 化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附 能力[18−20] . 表 2 特殊钢渣超微粉的化学成分（质量分数） Table 2 Chemical composition of special steel slag ultrafine powder % CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 Cr2O3 PbO P2O5 CuO MnO Other 53.05 23.61 8.33 7.52 1.92 1.04 0.79 0.43 0.41 0.40 2.50 从表 1 还可以看出，随特殊钢渣超微粉掺量的 增加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力呈 现先增加后降低的趋势，其中在废弃核桃壳超微 粉与特殊钢渣超微粉的质量比为 100∶6 时出现显 著的拐点，这与钢渣基生物质活性炭的孔结构（见 表 3）相关. 从表 3 可以看出，当废弃核桃壳超微粉 与特殊钢渣超微粉的质量比≤100∶6 时，钢渣基生 物质活性炭的孔结构、比表面积和平均孔径均小 幅降低，但是当废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超 微粉的质量比>100∶6 时，钢渣基生物质活性炭的 孔结构、比表面积和平均孔径均大幅降低，这是因 为特殊钢渣超微粉掺量过大时，造成特殊钢渣超 微粉在孔结构中大量积累，导致有效吸附空间降 低、对氯气的吸附能力降低. 表 3 钢渣基生物质活性炭的孔结构 Table 3   Pore structure of steel-slag-based biomass-activated carbon Mass ratio Pore structure/ (cm3 ·g−1) Specific surface area/ (m2 ·g−1) Average pore size/nm 100∶0 0.72 996 11.05 100∶2 0.72 975 11.02 100∶4 0.71 960 10.96 100∶6 0.68 953 10.87 100∶8 0.63 907 10.44 100∶10 0.56 835 10.23 2.2    特殊钢渣超微粉细度的影响 特殊钢渣超微粉的细度分别为 400 目、500 目、 600 目、700 目和 800 目，废弃核桃壳超微粉与特 殊钢渣超微粉的质量比分别为 100∶6，吸附环境 温度为 30 ℃ 时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性 能见表 4. 从表 4 可以看出，随特殊钢渣超微粉细度的增 加，钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力呈现 先大幅提高后小幅增加的趋势，其中在特殊钢渣 超微粉细度≥600 目时钢渣基生物质活性炭对氯 气的吸附能力基本趋向稳定，这与特殊钢渣超微 粉的粒度分布（见图 1）及其均匀性（见表 5）相关. 从图 1 可以看出，随着特殊钢渣超微粉细度的 增加 ，特殊钢渣超微粉 的 d90 降低 ，但 是 d10 与 d50 呈现先降低后大幅增加再小幅减小的趋势（其 · 948 · 工程科学学报，第 43 卷，第 7 期