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高硫煤基高比表面积活性炭的制备

王大春  
【摘要】:本研究采用高硫、低变质程度煤为原料,采用硝酸钾预氧化后加KOH活化的工艺制备高比表面积活性炭。在预氧化处理过程中,详细考察了氧化温度、氧化时间、氧化剂用量等影响因素。在活化过程中详细考察了炭化温度、KOH用量、活化温度和活化时间等因素对活性炭性能的影响。然后将活化处理后得到的粗活性炭用浓度为5%的稀盐酸洗涤,再热水洗至pH为7,110℃条件下烘干就得到活性炭产品。结果表明,氧化预处理工艺的最佳操作条件是:氧化温度为400℃、氧化时间为30min、氧化剂用量为4.8%、氧化时间为30min。活化工艺的最佳操作条件是:炭化温度600℃、KOH用量为71%,活化温度为800℃、活化时间为1.5h。经检测,产品活性炭的比表面积高达2579.76m~2/g,总孔容为1.21ml·g~(-1),微孔孔容占1.1ml·g~(-1),孔径主要分布在1~2nm之间,苯酚吸附量达281.06mg/g。最后,初步分析了该活性炭的成孔机理:物料在炭化过程中,硝酸钾分解放出氧气,煤分子上的烷基侧链被氧化,甚至芳香环也被氧化,从而在煤大分子上形成含氧官能团,同时KOH的加入使煤的炭化反应历程发生变化。这两种作用均对炭素前驱体的结构产生重大影响,即炭化物的d_(002)增加,L_a、L_c降低,形成了非石墨化的炭素前驱体。在活化时物料继承了这种炭素前驱体结构,再加上KOH的开孔、扩孔和创造新孔,结果生成了高比表面积、高吸附性能的活性炭。


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