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实验利用机械脱水污泥为原料，以酚醛树脂（PR）作为粘结剂制备饼状成型多孔炭材料。探究了热解温度、成型压力、粘结剂添加比例等工艺参数对成型多孔炭材料抗压强度、微观孔隙结构、重金属浸出特性、碘值、亚甲基蓝吸附值等性能的影响；在此基础上，实验以不同温度工况二氧化碳、水蒸气活化及氢氧化钾、氯化锌、磷酸活化污泥热解炭为原料制备成型多孔炭材料，探究活化方法对成型多孔炭材料物性参数及吸附特性的影响。
结果表明，高温热解污泥炭相比低温热解具有更丰富的孔隙结构，污泥中有机质经高温分解大量挥发，留存固态产物中固定碳和灰分含量明显升高，添加粘结剂可以为污泥热解炭提供外部碳源。随着成型压力的增大，产品的平均孔径由3.67 nm升至4.53 nm，微孔特质减弱，逐渐形成较大介孔，炭材料饼厚度随之变小，堆积密度上升，机械强度增大；添加粘结剂有助于成型多孔炭材料的比表面积及微孔的发展，比表面积和微孔面积分别由129.8和56.9 m2/g升至160.8和 86.0 m2/g，成型多孔炭材料的堆积密度及机械强度显著上升。另外，机械脱水污泥中含有多种重金属元素，通过污泥的热解和成型过程可以有效的固定金属元素，实验测定值远小于国家标准鉴别值，说明成型工艺可以显著降低重金属在液相中的浸出率。
污泥成型多孔炭材料的液相吸附能力分别由碘值及亚甲基蓝吸附值评价。其中，成型工艺对于液相吸附性能的影响十分显著，碘值对于成型压力的变化响应明显，随着成型压力的升高，碘值逐渐降低。适当比例添加粘结剂有助于提高产品碳含量和孔隙发达程度，但粘结剂添加比例较多时容易堵塞孔道，碘吸附值降低；成型多孔炭材料吸附特性同时取决于原料性质和成型工艺，成型压力越小，粘结剂添加比例越大，亚甲基蓝越容易吸附；成型多孔炭材料的表观形状对吸附性能影响显著，吸附质在厚度较小的炭材料饼中更易扩散。此外，成型多孔炭材料对于颗粒外扩散方程和准一级吸附动力学方程拟合度不高，对准二级吸附动力学方程拟合较好，说明整个吸附不是由某一个吸附过程控制，而是包含吸附全过程的吸附行为。在考察的工况条件中，以下工况制得的污泥成型多孔炭材料具有最佳的亚甲基蓝吸附能力：以800℃污泥热解炭作为原料，成型压力2.5 MPa，粘结剂含量25%，二氧化碳活化温度850℃。
以二氧化碳作为活化剂，通过改变活化温度可以发现，随着温度的升高，产品的活化反应程度加深，更利于孔结构的发展和比表面积的改善，而亚甲基蓝的吸附量并没有显著升高，说明在成型多孔炭材料的制备工艺中成型工艺参数的影响要比二氧化碳活化影响更大；以水蒸气作为活化剂，结果表明，随着活化温度的升高，成型多孔炭材料的比表面积明显上升，但微孔含量变化不大，体现出更强的介孔特征，同时也更有利于亚甲基蓝分子的扩散和吸附。另一方面，利用氢氧化钾活化污泥热解炭制备原料，其活化效果远好于氯化锌和磷酸活化，固定碳含量 59.7 %，比表面积和微孔面积分别为 309.2 和183.5 m2/g，远高于物理活化工况，体现出显著的微孔特征，亚甲基蓝吸附量是全部工况中最大值233 m2/g，但机械强度只有200 N/cm。
综合分析，对于污泥成型多孔炭材料的制备工艺参数如下：成型压力2.5 MPa，粘结剂含量25%，采用物理活化法的机械强度提升更加显著，以水蒸气作为活化剂在 800 ℃条件下可以得到较好的成型多孔炭材料孔隙结构。
结果表明，高温热解污泥炭相比低温热解具有更丰富的孔隙结构，污泥中有机质经高温分解大量挥发，留存固态产物中固定碳和灰分含量明显升高，添加粘结剂可以为污泥热解炭提供外部碳源。随着成型压力的增大，产品的平均孔径由3.67 nm升至4.53 nm，微孔特质减弱，逐渐形成较大介孔，炭材料饼厚度随之变小，堆积密度上升，机械强度增大；添加粘结剂有助于成型多孔炭材料的比表面积及微孔的发展，比表面积和微孔面积分别由129.8和56.9 m2/g升至160.8和 86.0 m2/g，成型多孔炭材料的堆积密度及机械强度显著上升。另外，机械脱水污泥中含有多种重金属元素，通过污泥的热解和成型过程可以有效的固定金属元素，实验测定值远小于国家标准鉴别值，说明成型工艺可以显著降低重金属在液相中的浸出率。
污泥成型多孔炭材料的液相吸附能力分别由碘值及亚甲基蓝吸附值评价。其中，成型工艺对于液相吸附性能的影响十分显著，碘值对于成型压力的变化响应明显，随着成型压力的升高，碘值逐渐降低。适当比例添加粘结剂有助于提高产品碳含量和孔隙发达程度，但粘结剂添加比例较多时容易堵塞孔道，碘吸附值降低；成型多孔炭材料吸附特性同时取决于原料性质和成型工艺，成型压力越小，粘结剂添加比例越大，亚甲基蓝越容易吸附；成型多孔炭材料的表观形状对吸附性能影响显著，吸附质在厚度较小的炭材料饼中更易扩散。此外，成型多孔炭材料对于颗粒外扩散方程和准一级吸附动力学方程拟合度不高，对准二级吸附动力学方程拟合较好，说明整个吸附不是由某一个吸附过程控制，而是包含吸附全过程的吸附行为。在考察的工况条件中，以下工况制得的污泥成型多孔炭材料具有最佳的亚甲基蓝吸附能力：以800℃污泥热解炭作为原料，成型压力2.5 MPa，粘结剂含量25%，二氧化碳活化温度850℃。
以二氧化碳作为活化剂，通过改变活化温度可以发现，随着温度的升高，产品的活化反应程度加深，更利于孔结构的发展和比表面积的改善，而亚甲基蓝的吸附量并没有显著升高，说明在成型多孔炭材料的制备工艺中成型工艺参数的影响要比二氧化碳活化影响更大；以水蒸气作为活化剂，结果表明，随着活化温度的升高，成型多孔炭材料的比表面积明显上升，但微孔含量变化不大，体现出更强的介孔特征，同时也更有利于亚甲基蓝分子的扩散和吸附。另一方面，利用氢氧化钾活化污泥热解炭制备原料，其活化效果远好于氯化锌和磷酸活化，固定碳含量 59.7 %，比表面积和微孔面积分别为 309.2 和183.5 m2/g，远高于物理活化工况，体现出显著的微孔特征，亚甲基蓝吸附量是全部工况中最大值233 m2/g，但机械强度只有200 N/cm。
综合分析，对于污泥成型多孔炭材料的制备工艺参数如下：成型压力2.5 MPa，粘结剂含量25%，采用物理活化法的机械强度提升更加显著，以水蒸气作为活化剂在 800 ℃条件下可以得到较好的成型多孔炭材料孔隙结构。