废轮胎热解炭黑（CBp）通过改性转化为活性炭进行高附加值利用

活性炭一般是由优质煤或果壳等含碳物质为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺流程制成一种多孔的碳素物质。而热解炭黑是一种主要由碳元素（质量分数70%以上）组成的固体物质，可以通过改性转化为活性炭进行高附加值利用。

废轮胎热解炭黑制备设备

1、热解炭黑用作吸附剂及其改性方法

选用热解炭黑为主要原料通过改性可制备具有良好吸附性能的活性炭吸附剂。决定吸附性能的因素主要有活性炭的孔径-孔容分布、表面积大小及表面存在的酚羟基、羧基官能团。未经处理的轮胎热解得到的炭黑具有较不发达的多孔结构和较低的内表面积，而且表面的碳质沉积物以及一些灰分将炭黑原有的活性部位覆盖，降低了表面活性，所以可以根据需要采取物理和化学的方法处理原始热解炭黑，改变其吸附行为来获得高质量的活性炭材料。

采用搅拌磨、超音速气流粉碎等机械方法可使粉体材料细化，减小炭黑粒径；或者采用酸洗/碱洗改性，洗涤碳质沉积层，减少灰分含量，增大比表面积；也可以使用活化剂扩散孔道，使孔的大小、分布和比表面积达到商用标准。分别用H2SO4和NaOH对经研磨粒径小于0.28mm的热解炭黑进行处理，制备活性炭吸附废水中的染料，脱色率可达到90%且反应十分迅速。热解炭黑也可在高温下利用水蒸气或CO2气体进行物理活化获得多微孔活性炭。经蒸汽活化的热解炭黑形成了更大的表面积和更多的大孔，能够有效去除有毒化学物质（苯酚和氯），过滤效率高达95%，作为活性炭清洁废水的廉价替代品有很大希望。

采用化学试剂浸渍热解炭黑可去除炭黑中无机物灰分、扩大炭黑的孔径。通过微波诱导化学浸渍技术对从废旧轮胎中制取的炭黑进行改性，明显改善了热解炭黑的孔隙率和总孔体积。通过化学法或机械法对热解炭黑进行活化可以得到孔径较小、多孔结构比例较高以及比表面积增大的改性炭黑。通过化学激活技术对热解炭黑进行改性，以KOH作为活化剂处理的热解炭黑在吸附重金属方面具有与标准活性炭相似的性能。

多种方法共同改性热解炭黑的效果更理想。采用热处理、盐酸酸洗处理和二氧化碳活化三步处理热解炭黑，转变为高性能活性炭，其具有多孔结构，比表面积可达1048m2/g。测试发现，制备的活性炭吸附能力较好，可以有效脱除亚甲基蓝，是一种高效、低成本的活性炭。

2、热解炭黑用作电极材料及其改性方法

将热解炭黑与化学活化剂反应，可以改善热解炭黑内部的孔隙结构、更好地引入含氧官能团及增大材料的比表面积，进行改性处理后的热解炭黑可用作电极材料。现阶段普遍用的活化剂有碱性活化剂，如氢氧化钾、氢氧化钠；酸性活化剂磷酸及盐类试剂氯化锌等。以废旧轮胎热解炭黑作为活性炭前驱体，用磷酸进行活化，可在碳材料里产生多孔的结构体，从而调整活性炭电极的电化学性能。对碎裂的轮胎进行酸处理之后再进行热解，生产的热解炭黑作为活性炭的原材料，使用K2CO3进行活化制成活性炭电极，制成的电极在0.25A/g下的比电容量为90F/g，具有较好的电化学性能。

废旧轮胎制备的热解炭黑也可通过掺入其他材料得到符合要求的电极材料。在纺丝溶液中直接引入多孔纳米炭作为电纺掺杂剂，可以制备出具有高孔隙率和高比表面积的电纺纳米炭纤维。采用浓硝酸对热解炭黑表面进行改性，加入到聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/乙醇体系中配成纺丝原液，进行静电纺丝、预氧化及炭化后，制备出富含改性炭黑的纳米炭纤维，比表面积为624m2/g。将其用作超级电容器的电极材料，最大比电容为166F/g，倍率性能达到54%。

杂原子掺杂是提高钾或二次电池中碳材料容量和倍率性能的有效途径。例如，将磷酸加到轮胎橡胶碎片中，并将其置于氮气气氛中于800℃下煅烧2h获得中孔碳。该碳材料得益于磷掺杂和介孔结构的共同作用，缩短了K+的输运路径，显著提高了钾电池的电化学反应活性。

除了制备高性能超级电容的电极材料以外，热解炭黑也可以通过改性用作氧还原反应(ORR)催化剂，将热解炭黑在450℃下热处理后，采用硫酸和硝酸混合溶液进行酸处理，使其转化成高效的ORR催化剂，其O2转化为H2O的效率超过85%，而且在恒电位下很稳定。这项技术表明，热解炭黑可通过便捷高效的方法转化为高性能的ORR电催化剂，促进了热解炭黑在电化学领域的应用。

通过适当的手段对热解炭黑进行处理，可以获得符合要求的活性炭材料。在这些适当的手段当中，酸洗/碱洗改性方法，可有效洗涤热解炭黑表面的灰分，增大表面积，增加介孔结构，进而提升活性炭的吸附性能以及电化学方面的性能，将热解炭黑进行高价值利用。