以大同烟煤为原料制备压块活性炭的研究

煤基压块活性炭是以煤为原料,经过制粉、压块、炭化和活化等工序制得的一种不定性颗粒活性炭。介绍了大同烟煤的煤质特性;简述了以大同烟煤为原料制备压块活性炭的生产工艺、主要设备和实验过程。研究结果表明：采用大同烟煤制备压块活性炭,不用配煤和不需添加剂,所得压块活性炭样品的微孔发达,比表面积达到1 109 m2/g,吸附性能和强度指标均接近和优于参比样品。     

中孔煤基磁性活性炭的制备及性能表征

为提高活性炭的回收性能,以褐煤为原料,Fe3O4为赋磁剂,采用一步法制备了中孔煤基磁性活性炭,并通过低温氮气吸附、X射线衍射光谱(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对磁性活性炭的比表面积、孔隙结构、赋磁剂晶型、磁性能进行表征,研究了炭化和活化条件对磁性活性炭性能的影响。结果表明,Fe3O4不仅能催化炭烧蚀,而且能赋予活性炭磁性,最终以生成的Fe O、γ-Fe2O3和未反应的Fe3O4形式分散在磁性活性炭内。在Fe3O4添加量6%,炭化温度650℃,炭化60 min,活化温度930℃,活化时间120 min,水蒸气流量0.77 g/(g·h)的优化工艺条件下,煤基磁性中孔活性炭的比表面积达到370 m2/g,中孔率达到55.7%,比饱和磁化强度1.36 emu/g,剩磁0.46 emu/g,矫顽力643.17Oe,比磁化率7.19×10-6m3/kg。该煤基磁性活性炭属弱磁性矿物类,可采用强磁选机进行磁选回收。     

汽油吸附用煤基活性炭的制备及研究

为降低汽油吸附用活性炭的生产成本,拓展其原料来源,以大同煤和山东煤为原料,考察了配煤比、炭化及活化工艺参数对汽油吸附用活性炭性能的影响,探究了活性炭孔结构对正丁烷工作容量的影响。结果表明,大同煤与山东煤质量比为9:1时,适宜于制备汽油吸附用活性炭;活性炭烧失率的增加,有利于提高其吸附性能,当烧失率为80%~85%时,其正丁烷工作容量达到11.5 g/100 m L。2 nm~4 nm中孔活性炭有利于对汽油蒸汽的吸附;炭化温度在550℃~650℃范围内,对活性炭性能几乎不影响。     

煤基压块活性炭制备工艺研究

以大同烟煤和陕西府谷煤为原料进行实验,利用水蒸气活化法,制备不同配比的具有较高焦糖脱色率的压块活性炭。实验结果表明:在大同煤:府谷煤质量比为6:4,炭化温度550℃、活化温度930℃、烧失率73.5%的条件下,制得的活性炭性能较佳,其指标分别为强度98%,碘吸附值1 130 mg/g,亚甲基蓝吸附值260 mg/g,焦糖脱色率达到98%。     

大同煤制备饮用水深度净化专用活性炭试验研究

以大同地区两个代表性矿区煤样为原料,通过加入特殊添加剂的方式,采用压块活性炭制备工艺,得到了性能优良的饮用水深度净化专用活性炭产品,并重点考察了活化时间对产品强度、装填密度、亚甲蓝吸附值和碘吸附值等性能的影响。结果表明:两种原料煤制得活性炭的强度最低分别为95.2%和95.6%,装填密度最低为490 g/L和498 g/L,亚甲蓝吸附值最高均为240 mg/g,碘吸附值最高值达到1100 mg/g以上,均优于现有普通活性炭。通过对比两种原料煤制得活性炭产品的孔结构,说明2号原料煤制得的活性炭产品具有更发达的孔隙结构,其比表面积和孔容分别比1号煤制得产品高出74 m2/g和0.03 mL/g。因此,2号原料煤是制备饮用水深度净化专用活性炭的合适原料煤。     

我国煤基活性炭生产技术现状及发展趋势

活性炭在环保领域得到日益广泛的应用,尤其是水处理用煤基活性炭已成为活性炭的主流产品。综述性评价了煤基活性炭主要生产技术及设备的现状,总结了煤基活性炭孔结构调控的方法,分析了煤基活性炭产业的发展趋势。结果表明,压块活性炭生产技术的推广和多膛炉的应用使得煤基活性炭生产规模大型化成为现实,通过配煤、添加剂和优化炭化、活化工艺参数可以制备出多样化和专用化的煤基活性炭。     

预炭化时间对煤基活性炭孔结构及电化学性能的影响

以太西无烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备煤基活性炭,考察了预炭化时间对煤基活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,随着炭化时间的增加,活性炭吸附量先增大后减小,活性炭的比表面积、总孔容先增大后减小,中孔孔容逐渐减小;在预炭化温度800℃,炭化时间6 h,KOH与太西无烟煤质量比为2∶1,活化温度800℃的条件下可制备比表面积为1409 m2/g,总孔容为0.5284 cm3/g,中孔率为6.25%的煤基活性炭。电流密度为50 mA/g时,炭化6 h制备活性炭的比电容最大为127 F/g,电流密度增大至2500 mA/g时,比电容为84 F/g,容量保持率达到66.1%,经过1000次循环充放电后,其容量仍保持93.6%。     

煤基制备活性炭及其吸附性能研究

采用化学活化法,以太原无烟煤为原料,采用NaOH热解和活化两步法制备了高比表面积煤基活性炭。研究了NaOH与无烟煤比例对HSSAAC孔结构和吸附性能的影响,采用低温氮吸附法测定其比表面积和孔结构。结果表明,最好条件下制备样品比表面积为820.49m2/g,为高比表面积的煤基活性炭,苯酚吸附测试证实样品表现出优异的苯酚吸附性能,吸附值为298mg/g。通过NaOH化学活化方法,太原无烟煤成为具有良好吸附能力的高比表面积活性炭的良好前体。     

配煤对煤基活性炭孔径分布影响的研究

以不同煤化度的太西无烟煤及神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备系列活性炭,采用N2吸附法对活性炭孔结构进行了表征,分析了配煤对活性炭孔径分布的影响规律及机理.结果表明,不同配比的配煤均可制备出高比表面积(2 817 m2/g～3 134 m2/g)活性炭.配煤的配比是影响活性炭孔径分布的主要因素,随着配煤中高煤化度煤种配比的提高,活性炭的孔径分布逐渐变窄,中孔率也随之降低.原料煤自身结构与性质的差异是造成不同煤化度煤基活性炭孔结构差异的主要原因,通过配煤技术可以有效地调节活性炭的孔径分布.     

物理-化学耦合活化法制煤基活性炭

以神府3#煤为原料,氢氧化钾为化学活化剂,水蒸气为物理活化剂,探讨了物理-化学耦合活化法制备煤基活性炭的工艺条件和耦合活化机理,考察了氢氧化钾与煤的浸渍比、活化温度及总活化时间对活性炭性能的影响.结果表明,当活化温度为700 ℃,碱渍比为0.5,活化时间为60 min时,活性炭的性能较好,碘吸附值为837 mg/g,亚甲基蓝吸附值为409 mg/g, BET比表面积943 m2/g,总孔容积达0.31 cm3/g,煤副产氢气约58 mmol/g.     

磷酸活化烟草杆制备中孔活性炭的研究

以烟草杆为原料,以磷酸为活化剂,采用一步炭化法制备了活性炭。采用正交实验研究了磷酸质量分数、浸渍时间、炭化温度及保温时间对活性炭得率和吸附性能的影响,在最佳工艺条件(磷酸质量分数30%,浸渍时间48 h,炭化温度750℃,保温时间20 min)下,所制备的活性炭其碘吸附值为889.36 mg/g,亚甲基蓝吸附值为21.5 mL/(0.1 g),得率为36.90%。同时测定了该活性炭的液氮吸附等温线,并通过BET、H K方程、D A方程和密度函数理论(DFT)表征了活性炭的孔结构。结果表明,该活性炭为中孔型,BET比表面积为892 m2/g,总孔体积为0.467 8 mL/g,微孔占总孔体积的37.06%,中孔占62.85%,大孔占0.07%。最后采用电子探针和透射电镜分析了活性炭的微观结构,其结构与氮吸附测定的结果较为一致。     

不同磷酸活化工艺过程对活性炭孔结构的影响

以毛竹废料为原料采用磷酸活化法制备活性炭,为了考察磷酸活化工艺过程对活性炭孔结构的影响,实验将毛竹在炭化前后分别采用磷酸浸渍并活化,根据77 K氮气吸附等温线对产品结构进行了表征.实验结果表明:磷酸浸渍毛竹活化过程所得产品不仅具有较高比表面积(1 485～2 127 m2·g-1)且含有大量中孔,产品中孔体积为0.43～0.67 cm3·g-1,总孔体积高达1.53 cm3·g-1.磷酸浸渍炭化料活化过程所得活性炭没有中孔产生,最高比表面积及总孔容分别为923 m2·g-1,0.35cm3·g-1.可见磷酸浸渍毛竹活化过程更有利于孔隙发达活性炭的制备.     

糖液脱色颗粒活性炭的制备及其孔隙结构

采用正交实验,以宁夏灵武不黏煤、贵州贫煤和蔗渣焦为原料,添加一定量的添加剂,通过水蒸气活化法制得糖液脱色颗粒活性炭.最佳实验条件是,宁夏灵武不黏煤与贵州贫煤的质量比8∶2,外加煤总量20%的蔗渣焦、8%的聚磷酸铵和1%的磷酸钠,炭化温度550℃,活化温度930℃,烧失率70%.在上述条件下,制得的活性炭焦糖脱色率为97.1%,微孔孔容为0.37cm~3/g,中孔孔容为0.28cm~3/g,2.6nm~4.8nm内的孔容为0.06 8cm~3/g,平均孔径为2.81nm.孔径分析表明,微孔结构不利于吸附糖液中的色素物质,中孔结构有利于脱色性能的提高,2.6nm~4.8nm内的孔容对脱色有显著影响.     

稻壳制备活性炭联产二氧化硅工艺

采用物理法将稻壳炭化,炭化料用酸碱处理,固体残渣经高温水蒸汽活化制备活性炭,脱灰液体采用沉淀法制备SiO2. 结果表明,用2.5 mol/L NaOH溶液按液固比10 mL/g脱灰的炭化料所制活性炭比表面积为961.8 m2/g,比不脱灰炭化料所制活性炭增加136%,总孔容积增加103.8%,对碘和亚甲基蓝的吸附容量分别为1270和300 mg/g. 在10% HCl、煅烧温度600℃条件下所制SiO2粒径为40~60 nm,为无定型结构,比表面积达330 m2/g,纯度达99.84%.     

配煤法制备煤基中孔活性炭的试验研究

以大同煤为主要原料,通过配煤,采用物理活化法对活性炭的孔隙结构进行调控,制备得到活性炭。采用氮气吸附仪测定了不同烧失率活性炭的吸附脱附等温线,并通过BET方程和QSDFT函数理论对活性炭孔结构进行表征,其结果与扫描电镜分析的活性炭微观结构一致。研究显示,在烧失率为70.2%和80.5%的条件下制备得到了中孔率分别为37.2%和48.0%的活性炭产品,为煤基中孔活性炭的工业化生产提供了理论与实践依据。     

KOH活化法制备废旧棉织物活性炭及表征

以废旧棉织物为原料,KOH为活化剂,利用化学活化法制备活性炭。采用XRD、SEM、元素分析仪、比表面积及孔径分析仪、FTIR等对所制备活性炭的结构与性能进行了分析与表征。结果表明:先炭化废旧棉织物,在m(炭化料)∶m(KOH)=1∶1,浸渍时间16 h,活化温度850℃,活化时间50 min的活化条件下,制备的活性炭比表面积为1 368.67 m~2/g,其中,微孔比表面积占BET比表面积的72.05%,总孔容为0.620 8 cm3/g,微孔孔容占总孔容的71.63%,微孔孔径主要分布在0.84~1.30 nm之间;活性炭呈中空纤维状,具有丰富的孔隙结构;碳质量分数高达90.43%;表面官能团主要为羧基、羰基、羟基等亲水性基团。废旧棉织物可作为制备活性炭的原料,所制活性炭性能优良。     

煤基活性炭的制备及其对冶炼废水中镍离子的吸附

以新疆水西沟煤为原料,采用水蒸气化学活化法制备活性炭,考察了不同炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间下制得的活性炭对亚甲基蓝值和碘值的影响,确定了煤基活性炭制备最适宜的工艺条件(炭化温度为500℃、炭化时间为2 h、活化温度为900℃、活化时间为2 h),探讨了煤基活性炭对冶炼废水中镍离子的吸附性能。结果表明制备的煤基活性炭对冶炼废水中镍离子具有很好的吸附效果,当p H为8、活性炭投加量为7 g/L、温度为50℃、吸附时间为30 min时,废水中镍离子的去除率可达到94.7%。     

煤质成型活性炭的制备及其吸附性能研究

以神木烟煤为原料,煤沥青为黏结剂,在较低浸渍比下采用KOH和ZnCl_2活化法制备成型活性炭,利用低温(77 K)N_2吸附法对活性炭的比表面积及孔结构参数进行表征,考察浸渍比对活性炭孔结构的影响及其液相吸附性能,并对比分析两种化学活化法所制活性炭结构与性能的差异.结果表明,在相同浸渍比下,KOH活化法所制成型活性炭的比表面积、总孔容及碘吸附值均高于ZnCl_2活化法.当浸渍比为1.0时,采用KOH活化法可制备出表面积为811 m~2/g,总孔容为0.513 cm~3/g,中孔比例为23.6%,碘吸附值为1 125 mg/g的成型活性炭;采用ZnCl_2活化法可制备出表面积为472 m~2/g,总孔容为0.301 cm~3/g,中孔比例为30.6%,碘吸附值为527 mg/g的成型活性炭.两种活化法所制成型活性炭的孔径主要分布在1.2 nm~2.0 nm的微孔和3.6 nm~4.5 nm的中孔范围内.     

配煤法制备中孔活性炭的试验研究

以不同配比的大同烟煤和太西无烟煤为原料，不同配比的碱式碳酸镁和硝酸铵作为添加剂，在不同的炭化温度和活化时间下制备活性炭。试验结果表明：高含量的大同烟煤、碱式碳酸镁和硝酸铵的比值为1：2、600℃的炭化温度更有利于制备中孔丰富的活性炭。     

KOH-水蒸气活化法制煤基活性炭和氢气的研究

以神府3#煤为原料,采用KOH-水蒸气活化法制备了煤基活性炭和氢气.考察了浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭吸附性能和活化过程中氢气产量的影响,并对其活化机理进行了探讨.结果表明,活性炭碘值、亚甲基蓝值以及氢气产量受这些工艺参数影响很大,当浸渍比为0.5,活化温度为700℃,单元活化时间为10 min时,所制得的活性炭性能较好,碘值达到837 mg/g,亚甲基蓝吸附值达到431 mg/g,此时H2产量约33.1 mmol/g煤.