Page 68 - 《精细化工》2022年第10期
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·2002·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            显提升。ZHOU 等       [25] 先将热解炭黑用硝酸酸洗，之                分布和比表面积达到商用标准。刘俊等                    [34] 分别用
            后采用钛酸酯偶联剂接枝，得到最终的改性热解炭                             H 2 SO 4 和 NaOH 对经研磨粒径小于 0.28 mm 的热解
            黑。两步处理方法的结合弥补了炭黑粒径减小带来                             炭黑进行处理，用制备的活性炭吸附废水中的染料，
            的分散性不足的缺点，强化了热解炭黑与橡胶的相                             脱色率可达到 90%，且反应十分迅速。热解炭黑也
            互作用，可提供橡胶的拉伸强度，替代工业半补强                             可在高温下利用水蒸气或 CO 2 气体进行物理活化获
            炉黑。                                                得多微孔活性炭        [35] 。TRUBETSKAYA 等   [36] 研究发
                 改性剂在一定程度上可以提升热解炭黑的性                           现，经水蒸汽和烟道气活化的热解炭黑形成了更大
            能，但由于改性剂的选择比较复杂，耗费资金高的                             的比表面积和更多的大孔，能够有效去除有毒化学
            缺点使偶联剂改性热解炭黑的方法在竞争中优势微                             物质（苯酚和氯），过滤效率高达 95%，有望作为可
            弱，在市场中的应用前景受到阻碍。采用酸洗、研                             以清洁废水的活性炭的廉价替代品。
            磨以及偶联剂等方法共同对热解炭黑的微结构进行                                 采用化学试剂浸渍热解炭黑可去除炭黑中无机
            改进，可使其在橡胶工业中的应用更具吸引力。                              物灰分、扩大热解炭黑的孔径              [37] 。GUPTA 等 [38] 通
            1.3   其他方式改性热解炭黑                                   过微波诱导化学浸渍技术对废旧轮胎中的炭黑进行
                 除上述改性方法以外，还可以在炭黑加工方法                          改性，明显改善了热解炭黑的孔隙率和总孔体积。
            上进行探究。马立成等           [26] 在热解炭黑中添加脂肪酸              通过化学法或机械法对热解炭黑进行活化可以得到
            和金属氧化物，并通过机械研磨混合均匀制得改性                             孔径较小、多孔结构比例较高以及比表面积增大的
            热解炭黑，或在热解炭黑中添加脂肪酸和树脂研磨                             改性炭黑。SHAHRAKI 等        [39] 通过化学活化技术对热
            改性，改性后的热解炭黑可替代一定比例的炭黑                              解炭黑进行改性，以 KOH 作为活化剂处理的热解炭
            N375 用于轮胎的侧胶，以降低生产成本。采用湿法                          黑在吸附重金属方面具有与标准活性炭相似的性能。
            混炼的方法，可以将橡胶与各种原材料混合均匀，                                 多种方法共同改性热解炭黑的效果更理想。
            以改善热解炭黑的分散性，提高整体补强性能                      [27] 。   LIN 等 [40] 采用热处理、盐酸酸洗处理和 CO 2 活化 3
            TIAN 等   [28] 采用雾化分散和高温溅射干燥(ADSD)                  步处理热解炭黑，将其转变为具有多孔结构的高性
            法协同湿混方法来改性热解炭黑，使热解炭黑在胶                             能活性炭，比表面积可达 1048 m /g。测试发现，制
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            乳状态的橡胶中分散均匀，进一步证实了热解炭黑                             备的活性炭吸附能力较好，可以有效脱除亚甲基蓝，
            制备橡胶复合材料的技术可行性。                                    是一种高效、低成本的活性炭。

                                                               2.2   热解炭黑用作电极材料及其改性方法
            2   热解炭黑在活性炭领域的应用及其改性
                                                                   将热解炭黑与化学活化剂反应，可以改善热解
                 活性炭一般是由优质煤或果壳等含碳物质为原                          炭黑内部的孔隙结构、更好地引入含氧官能团及增
            料，经过加工成型、炭化、活化等工艺流程制成一                             大材料的比表面积，进行改性处理后的热解炭黑可
            种多孔的碳素物质。而热解炭黑是一种主要由碳元                             用作电极材料      [41] 。现阶段普遍使用的活化剂有碱性
            素（质量分数 70%以上）组成的固体物质，可以通过                          活化剂，如 KOH、NaOH；酸性活化剂磷酸及盐类
            将热解炭黑改性转化为活性炭进行高附加值利用                     [29] 。   试剂氯化锌等。ZHI 等         [42] 以废旧轮胎热解炭黑作为
            2.1    热解炭黑用作吸附剂及其改性方法                             活性炭前驱体，用磷酸进行活化，可在碳材料里产
                 选用热解炭黑为主要原料通过改性可制备具有                          生多孔的结构体，从而调整活性炭电极的电化学性
            良好吸附性能的活性炭吸附剂。决定吸附性能的因                             能。BELLO 等   [43] 对碎裂的轮胎进行酸处理之后再进
            素主要有活性炭的孔径、孔容分布、比表面积及表                             行热解，产生的热解炭黑作为活性炭的原材料，使
            面是否存在酚羟基、羧基官能团                [30-32] 。未经处理的       用 K 2CO 3 进行活化制成活性炭电极，在 0.25 A/g 电流
            轮胎热解得到的热解炭黑具有不发达的多孔结构和                             密度下的比电容为 90 F/g，具有较好的电化学性能。
            较低的内比表面积，而且表面的碳质沉积物以及一                                 废旧轮胎制备的热解炭黑也可通过掺入其他材
            些灰分将炭黑原有的活性部位覆盖，降低了表面活                             料得到符合要求的电极材料。在纺丝溶液中直接引
            性，所以可以根据需要采取物理和化学的方法处理                             入多孔纳米炭作为电纺掺杂剂，可以制备出具有高
            原始热解炭黑，改变其吸附行为来获得高质量的活                             孔隙率和高比表面积的电纺纳米炭纤维。武立强                    [44] 采
            性炭  [12] 。                                         用浓硝酸对热解炭黑表面进行改性，加入到聚乙烯
                 采用搅拌磨、超音速气流粉碎等机械方法可使                          吡咯烷酮(PVP)/乙醇体系中配成纺丝原液，进行静
            粉体材料细化，减小炭黑粒径；或者采用酸洗/碱洗                            电纺丝、预氧化及炭化后，制备出富含改性炭黑的
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            改性，洗涤碳质沉积层，减少灰分含量，增大比表                             纳米炭纤维，比表面积为 624 m /g。将其用作超级
            面积；也可以使用活化剂扩散孔道                [33] ，使孔的大小、        电容器的电极材料，最大比电容为 166 F/g，倍率性
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