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本综述聚焦废轮胎（WT）热解炭（WTPC），系统梳理其生成机制，探讨净化方法、气化 / 燃烧等热处置方式，及在活性炭、催化剂等新材料合成中的应用，对比不同处置方案优劣，指出现有挑战与未来研究方向，为 WTPC 资源化利用提供理论参考。
废轮胎热解炭的生成与利用研究
一、研究背景与热解技术概况
全球每年产生超 30 亿条轮胎，仅 2021 年中国产量达 697 万条，预计 2030 年代末废轮胎（WT）年产量将增至 12 亿吨。废轮胎因大量堆积引发 “黑色污染”，其含天然橡胶、合成橡胶、炭黑填料及添加剂，具高热值，热化学处置（热解、气化、焚烧）成为主流方法。其中热解因低污染和经济优势受关注，可将废轮胎分解为热解炭（WTPC）、热解油、热解气三相产物。热解油经净化可替代工业油，热解气燃烧供能，WTPC 则可制备多种碳材料实现循环经济。
除传统热解，真空热解和等离子体热解等新技术涌现。真空热解在低压下回收产物，加拿大 Pyrovac 工艺可连续运行并获高产率热解油与炭黑，回收炭黑（rCB）比商业级聚集体更大、表面含氧基团更多，经适当改性可在聚合物基体中具可比增强性能。等离子体热解利用电离气体将废轮胎转化为富氢合成气（主要含 H2、CO、CH4）和碳含量超 85% 的固体残渣，虽高效但存在高能耗、热损失及温度控制复杂等工业化障碍。
二、废轮胎热解炭的生成与转化机制
废轮胎热解包含化学键断裂、自由基形成、分子重排与热聚合反应，各组分因热稳定性差异依次分解，水和挥发物先析出，随后天然橡胶、合成橡胶及添加剂分解。WTPC 主要源自炭黑及热解中难挥发物质，其形成伴随复杂物理化学过程，涉及热解温度、停留时间等参数影响。
三、废轮胎热解炭的净化
WTPC 含较高灰分，阻碍其高值化利用。回收炭黑由橡胶残渣、商业炭黑及轮胎制造添加剂组成，与商业炭黑差异显著。净化方法包括物理分离、化学洗涤（如酸洗）及熔融盐处理等，但酸洗可能引发环境污染与设备腐蚀，熔融盐处理存在高能耗与产物分离难问题。
四、废轮胎热解炭的热处置
WTPC 因高碳含量可替代煤炭进行焚烧或气化。Mariluz Betancur 等在 N2/CO2气氛中对 WTPC 气化并评估三种动力学模型；Pooya Lahijani 等研究生物质与 WTPC 共气化协同效应，发现生物质中碱金属可作天然催化剂。但热处置不可避免释放温室气体及硫、氮、重金属、多环芳烃（PAHs）等污染物。
五、废轮胎热解炭在材料领域的高值化应用
为减少环境影响，WTPC 的高附加值材料应用研究增多。其需经表面改性提升结构性能与表面活性，可用于制备活性炭（具高比表面积与吸附能力）、催化剂载体（如金属负载型催化剂）、石墨电极等。例如，WTPC 基活性炭可用于废水处理中有机污染物吸附，改性后炭材料在催化反应中展现优异活性。
六、废轮胎热解炭利用的挑战
与商业炭黑相比，WTPC 含灰分与挥发分，影响性能。现有净化与处置方法面临能耗、污染或设备工艺问题，如高温净化能耗高，热处置释放污染物。此外，WTPC 在聚合物复合材料中的分散性与相容性仍需优化，以提升材料综合性能。
七、结论与展望
废轮胎热解是有效处置方式，WTPC 作为主要产物具重要研究价值。当前研究已在生成机制、净化、热处置及材料应用方面取得进展，但仍需解决灰分影响、处置过程污染及高值化应用技术瓶颈。未来研究方向可聚焦高效低耗净化技术、环境友好型改性方法、多元化材料应用开发，及全生命周期环境效益与经济效益平衡，以推动 WTPC 资源化利用可持续发展。
