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煤基活性炭制备工艺研究

舒成  
【摘要】:本文以两种高硫煤为原料,采用预氧化和化学活化法制备高比表面积活性炭,考察了不同工艺及过程参数对产品结构性能的影响。结果表明,气相和液相预氧化处理可以扩展原料的使用范围;D液相氧化剂的加入在实现预氧化的同时,可以辅助氢氧化钾活化;活性炭制备过程中K/C之比能更准确的解释其比表面积的变化。 在静态管式炉小试实验的基础上,以自行设计的高温回转炉,在低碱炭比≤2.5/1,低活化温度≤800℃,低活化时间≤90 min的工艺条件下,实现200 g/批的处理量,制备出的产品活性炭比表面积高达1800 m2/g以上,炭收率可达50%左右,产品灰分含量低于2%。 选取900℃活化制得的活性炭样品,利用氮气物理吸附仪和扫描电镜对其进行孔结构表征与观察,其总比表面积高达2036.04 m2/g,总孔容为1.22 cm3/g,孔结构是以直径0.64 nm的微孔为主,同时具有少量的直径为2.93 nm的中孔,平均孔径在2.40 nm左右;采用Boehm滴定法,辅以红外光谱测试、元素分析手段推测出:活性炭样品表面官能团主要以内酯基、羧基和羟基形式存在。 另外,本文还初步考察了所制活性炭的应用途径。采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱等电化学分析手段测试了活性炭的电化学性能,结果表明该活性炭电极具有良好的电化学双电层电容特性;采用静态保干器法测试了活性炭样品室温静态吸附苯蒸气的性能,数据显示该活性炭用作吸附剂对苯的吸附性能优异。 因此,高挥发分、高热量值、高反应活性,以及富含H、Fe等元素的高硫煤,可以作为制备高比表面积活性炭的前驱体材料。


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