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煤基活性炭赋磁调孔机理的研究

张军  
【摘要】: 根据不同应用途径的要求调控活性炭的孔结构是实现活性炭定向制备的关键,而活性炭的赋磁是解决活性炭分离和回收难题的有效途径之一。论文以我国典型煤种为原料,以研究、筛选的过渡金属化合物为添加剂,一步法制备出了孔结构可调的煤基磁性活性炭;采用气体吸附、SEM、XRD、FT-IR、TGA和VSM等手段及活性炭碘值、亚甲基蓝值测试等方法对制备活性炭的孔结构、表面形貌、微晶结构、表面化学、磁性能及吸附性能等进行了表征。结果表明,铁系、镍系添加剂经炭化、活化后分别转化为具有强磁性的Fe、Fe3O4及金属镍,为活性炭赋磁;过渡金属化合物的添加提高了炭化过程煤的热解速率,阻碍了胶质体生成阶段自由基与基本结构单元的有序化和石墨化进程,利于形成无定形结构,为活化阶段造孔和调控打下基础;铁、镍系添加剂对活化过程具有催化作用,促进中孔发育,对微孔的影响较小。以筛选的Fe3O4为磁性添加剂在初步优化的工艺条件下(添加量为6.0%、炭化温度600℃、活化温度880℃),活性炭比表面积、比饱和磁化强度分别达到993.5 m2·g-1 2.4158 emu·g-1改变Fe3O4的添加量,可以调整活性炭微孔和中孔的比例,实现活性炭孔结构的定向调控。


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