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《南京林业大学》 2016年
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粉炭再生制备成型活性炭的孔隙结构调控

张成旺  
【摘要】:为了达到废弃粉状活性炭再生的目的,同时通过对成型颗粒活性炭的孔隙结构调控来制备符合需求的不同孔隙结构的成型颗粒活性炭,将废弃粉状活性炭与高温煤焦油混合搅拌,并经过成型、炭化和水蒸气活化制备成型颗粒活性炭。采用国家标准和氮气吸附法分析测试了活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、比表面积和比孔容积等,考察了煤焦油种类、煤焦油的用量以及活化工艺对成型颗粒活性炭吸附性能和孔隙结构的影响。研究结果表明:废弃粉状活性炭可以与煤焦油粘结成型,再经过炭化活化,制备出微孔发达的成型颗粒活性炭,并且选用高温煤焦油作为胶黏剂制备成型活性炭有更好的成型效果和更加发达的孔隙结构;利用高温煤焦油作为胶黏剂制备成型活性炭,炭化后形成的炭成型体主要包括高温煤焦油炭化后形成的炭,粉状炭吸附的物质的炭化物和粉状炭本身热处理的炭,并且水蒸气分子很难与高温煤焦油炭化得到的炭发生反应,很难产生孔,活化后的炭样的孔隙结构主要来源于水蒸气与粉状炭被热处理后的炭发生活化反应形成的孔隙;在废弃粉状活性炭与高温煤焦油的成型过程中,胶黏剂高温煤焦油的使用量对成型活性炭孔隙结构和吸附性能的影响比较明显。高温煤焦油使用量越少,炭化后形成的炭微晶结构越少,粉状活性炭热处理后的炭含量相对越多,炭微晶结构与废弃活性炭之间的缝隙越多,水蒸气可以更容易与本来的粉状炭发生活化反应产生大量的孔隙结构,因此成型颗粒活性炭的吸附性能越强,微孔结构越发达。当高温煤焦油与废弃粉状活性炭的质量比为1.6:1的情况下,成型颗粒活性炭的成型效果较好,并且吸附性能较好,微孔结构发达;当采用高温煤焦油与废弃粉状活性炭的质量比为2.5:1,混合搅拌,物料经过800℃炭化,900℃条件下水蒸气活化2h,可以制备出比表面积达到1802m2.g-1,碘吸附值达到1458mg.g-1的成型颗粒活性炭。为了调节成型颗粒活性炭的孔隙结构,制备具有液相脱色能力的成型颗粒活性炭,将废弃粉状活性炭、煤焦油和聚乙二醇混合搅拌,并经成型、炭化和活化制备成型颗粒活性炭。采用国家标准和氮气吸附法分析测试了活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、焦糖脱色率、比表面积和比孔容积等,利用热重分析方法研究了废弃粉状活性炭、煤焦油和聚乙二醇三种组分及其混合物的热解特征,考察了聚乙二醇的用量、分子量以及活化的温度和时间对成型活性炭吸附能力与孔隙结构的影响。研究结果表明:采用粉状活性炭、煤焦油和聚乙二醇混合成型的热再生方法可以制备出糖液脱色用颗粒活性炭;聚乙二醇添加剂可以显著提高活性炭的亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率,促进中孔的形成,但聚乙二醇的分子量的影响不明显;在废弃粉状活性炭与聚乙二醇4000的质量比为6:1,粉状活性炭与煤焦油的质量比1:1.6,活化温度和时间分别为900℃和2h等条件下,可以制备出亚甲基蓝吸附值达205m L.g-1和焦糖脱色率达到110%的糖液脱色用成型颗粒活性炭。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ424.1

【参考文献】
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