新型复配黏结剂代替煤焦油制备柱状活性炭

采用新型复配黏结剂制备柱状活性炭,研究原料配比和工艺参数对活性炭性能及孔径分布的影响。结果表明:原料配比中太西无烟煤有利于微孔发育,煤化程度较低的永城贫煤则有利于中孔发育;活性炭的强度随着烧失率的增大不断下降,碘值、亚甲基蓝值则呈现先升高后下降的趋势;最佳制备工艺为炭化温度600℃、炭化恒温时间0,活化温度890℃、活化时间260 min,制备出的活性炭强度、碘值、亚甲基蓝值和比表面积分别为92.2%、1 052 mg/g、303 mg/g和1 084 m2/g。     

正交实验法优化酸催化竹屑制备活性炭工艺

以竹屑废弃生物质为原料,磷酸和硫酸混合液为催化剂,低温制备竹屑活性炭。采用正交实验法研究了在低温二氧化碳活化条件下制备活性炭的优化工艺条件。结果表明,以磷酸和硫酸混合液为催化剂低温制备竹屑活性炭的优化条件为：硫酸和磷酸质量分数为20%和40%,炭化温度200℃,炭化时间2h,活化温度500℃,活化时间3h。本次试验制备的竹屑活性炭的吸附碘值为597mg/g,得率为66%。     

酸处理竹屑制备活性炭工艺研究

以竹屑为原料,经磷酸和硫酸混合溶液预处理,在低温下制备竹屑活性炭。采用正交实验法探讨了在低温条件下制备活性炭的优化工艺条件。结果表明,以磷酸和硫酸混合溶液为预处理剂,低温制备竹屑活性炭的优化工艺条件为:硫酸和磷酸质量分数为20%和40%,炭化温度200℃,炭化时间2h,活化温度500℃,活化时间3 h。本次试验制备的竹屑活性炭的吸附碘值为597 mg/g,活性炭产率为56%。还通过SEM表征制备的活性炭具有孔洞结构,孔径约为0.1μm,通过热重试验探讨了磷酸和硫酸混酸处理对竹屑热解特性的影响。结果表明,经混酸处理后,竹屑热解特性降低,固体产物产率升高,进而说明有利于活性炭产率的提高。     

煤基吸附剂制备及其性能优化研究

以神府煤和污水污泥为原料采用微波炭化法制备吸附剂,分别考察了污泥和煤质量比、微波功率、微波炭化时间、碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。借助孔结构分析和模拟废水处理试验,对产品的性能进行了表征。结果表明:微波功率为800W,炭化时间为12 min,碱炭比为3∶1,活化温度为550℃,活化时间为2 h时制取的活性炭的吸附性能较好,碘吸附值为786.36 mg/g,BET比表面积251.78 m2/g,对模拟染料废水脱色率为67%。     

煤制活性炭工艺及吸附性能研究

以黑龙江煤制备活性炭,用正交试验法,考察原料煤种、碱炭比、活化温度、活化时间等因素对活性炭碘吸附值的影响,筛选出适宜煤种并获得了较适宜工艺条件:经酸洗脱灰的勃利煤,活化温度900℃,炭活化时间110 min,碱炭比5/1为最佳试验条件。在此条件下所得活性炭的碘吸附值已达2012 mg/g,比表面积达到1847 m2/g,其对水溶液中苯酚的吸附动力学研究结果表明,活性炭对苯酚的吸附符合二级吸附动力学模型,二级吸附速率常数k2为7.648×10-3g/(mg·min-1)。     

磷酸活化制备废筷子活性炭及其对硫醇吸附的研究

废筷子采用磷酸活化法在不同操作条件下制备得到各种活性炭。分别研究了磷酸活化法制备活性炭的主要操作参数,如浸渍比、磷酸浓度、活化温度和活化时间对活性炭收率和活性炭对碘的吸附值的影响。实验结果表明,在最佳工艺条件:磷酸浓度70%,浸渍比2.5:1,活化温度500℃,活化时间60min下,所制得活性炭的碘吸附值为885.23mg/g。另外,实验测定了废筷子采用磷酸活化法制备的活性炭对硫醇的吸附性能。结果发现活性炭的碘吸附值越高对硫醇的吸附效果越好。     

基于热平衡的多膛炉制备活性炭工艺研究

为研究多膛炉工艺控制原理,考察影响多膛炉生产稳定性的因素,给工业化多膛炉制备活性炭提供关键工艺参数,应用进料量50 kg/h级多膛炉中试装置,依靠活化吸热反应和燃烧放热反应维持多膛炉的热量平衡,研究制备活性炭产品的工艺。结果表明:在不提高活化层温度的条件下,增加炭化料的停留时间可以在一定程度上提高吸附性能,然而当停留时间超过8 h就会出现活性炭过烧,吸附性能下降的状况;增加水蒸气通入压力或将炉膛压力由微负压调节至微正压都不能改善活性炭产品的吸附性能;降低活化层的水蒸气通入量和调节喷射空气阀门开度,提高活化层最高温度至952℃,可以制备出碘值超过930 mg/g的活性炭产品。     

磷酸活化兰炭粉末制备活性炭的研究

针对兰炭粉末可利用性低及大量堆放带来的污染问题,提出利用兰炭粉末为原料,H3PO4为活化剂,采用化学试剂浸渍预处理,进一步气体活化的方式,单因素法分析不同活化条件对所制得活性炭收率、孔隙结构和碘吸附值的影响。采用ZXF-06/10型自动吸附仪测定所制备活性炭的N2吸附-脱附等温线和孔径分布,确定了H3PO4活化法制备活性炭的最佳工艺条件。试验结果表明:浸渍比和活化温度分别对活性炭的碘吸附值及收率影响显著,当浸渍比为5∶1、H3PO4质量分数40%、活化温度400℃、活化时间40 min时,产品活性炭的碘吸附值最高可达894.13 mg/g,比表面积为926.4 m2/g,总孔容为0.54 m L/g。     

热解焦粉制备柱状活性炭及其结构性能

以高温热解煤化工生产线产生的焦粉为原料,采用物理化学活化法、炭化活化一体化工艺技术,在氮气气氛的回转炉中进行高温炭化活化,制备出强度为94%,比表面积为1016 m2/g的煤质柱状活性炭。利用全自动比表面积及孔隙度分析仪分析了活性炭的氮气吸脱附曲线及孔结构特性。经检测,该活性炭孔容为0.51m L/g,碘吸附值为907 mg/g。同时比较了其炭化料和活化料在微观表面形貌中的特点,结果显示活化料中的孔洞类型和结构明显比炭化料中的丰富。在XRD测试分析中,活性炭中的晶态碳原子相比原料和炭化料逐渐呈现出非晶态转变。傅里叶变换红外光谱分析结果显示,活性炭中主要含有-OH、C-O-C和苯环等官能团,相较原料,其他官能团在活化时都转化成了CO_2、H_2O等小分子物质。     

多层流化床含氧水蒸汽活化制备煤基活性炭

为探究多层流化床用于粉状炭化料活化的可行性,采用多层流化床反应器,以大同煤的炭化料为原料,通过含氧水蒸汽活化法制备活性炭,考察操作条件对活性炭的吸附性能、孔结构特性及产率的影响。结果表明,与单层床和3层床相比,双层床活化满足生产高品质活性炭的需求,且能获得较高的活性炭产率。采用在第2层床供入部分氧气的分级供氧方法可提高活性炭的产率,并维持了较高的吸附能力和比表面积。在双层流化床第1层床和第2层床活化温度分别为890 ℃和870 ℃、活化剂中氧体积分数为8.9%、加料速率5 g/min、水碳比1.73的条件下,当第2层床供氧量占总氧量的体积分数为50%时,活性炭的收率达到46%,比表面积为877.1 m2/g,亚甲基蓝吸附值为226 mg/g,碘吸附值为1 025 mg/g,强度为92%,装填密度为334 kg/m3。因此,在双层流化床中采用分级供氧能确保同时实现煤基活性炭制备的高收率和高品质。     

以东部地区煤为主要原料制备活性炭的研究

采用山东气肥煤和河南贫煤为主要原料,配入少量太西无烟煤,采用无焦油黏结剂新方法制备柱状活性炭。以苯酚值、碘值、亚甲基蓝值、比表面积、孔径分布和强度等指标表征样品性能。采用正交试验法设计实验方案,研究了原料配比、炭化温度、炭化升温速率、活化温度、活化时间等因素的影响,得到了最佳制备条件。     

预氧化对煤液化沥青制备超级活性炭的影响研究

以神华煤直接液化沥青(CLA)为碳源,针对其熔点低、易形成液相炭化、不利于制备超级活性炭的难题,采用KNO3预氧化、KOH活化的方法,制备出比表面积超过3000m2/g的超级活性炭。利用扫描电镜(SEM)、低温氮吸附仪(BET)、红外光谱仪(IR)等多种手段对预氧化沥青、炭化沥青和活性炭产品进行了表征测试。发现预氧化可避免煤液化沥青在炭化过程中的相态变化,产生具有初级孔道、富含官能团活性点的炭化物,为制备超级活性炭奠定了物质结构基础。在m(KNO3)/m(CLA)为0~0.4之间,活性炭的比表面积随着KNO3的用量增加先增后减。在预氧化温度250~400℃之间,活性炭的比表面积随着预氧化温度的升高先增后减,拐点为350℃。在预氧化时间30~60min内,活性炭的比表面积随着预氧化时间的延长逐渐增大,超过60min,延长预氧化时间对活性炭比表面积基本无影响。     

高性能碳纤维沥青原料的研制

以高温煤焦油沥青为原料，研制出优质煤系可纺中间相沥青，并纺出中间相沥青纤维。经预氧化、炭化和石墨化后，获得了超高模量石墨纤维。     

非焦油黏结剂制备煤基柱状活性炭的试验研究

采用高分子聚合物作为黏结剂,以气肥煤、无烟煤和贫煤为原料,通过配煤法制备柱状活性炭,可以在传统活性炭的基础上大幅度降低柱炭破碎炭的成本。试验结果表明,当活性炭的最佳配比气肥煤∶无烟煤∶贫煤为3∶4∶3、炭化温为600℃、活化温度为900℃及烧失率为63.5%时,可以得到性能优异的活性炭,其碘值为1000 mg/g,亚甲蓝272.5为mg/g,强度为94.32%。     

煤层气中甲烷/氮气分离用椰壳活性炭的制备

为解决变压吸附法提纯煤层气中甲烷遇到的吸附剂难题,以我国海南产椰壳炭化料为原料,采用二次炭化-水蒸气物理活化工艺制备生物质基活性炭,采用高压电子天平测量了298 K、0～1. 0 MPa下CH_4/N_2在制备得椰壳活性炭上的吸附等温线,利用比表面积和孔径吸附仪测量了活性炭的孔径结构,详细研究了活化工艺参数对CH_4/N_2吸附分离性能及孔隙结构的影响。通过变压吸附装置检验了最佳工艺参数条件下制备椰壳活性炭的CH_4提浓效果。研究结果表明,随着活化温度的提高,平衡分离系数逐步减小,吸附容量逐步增加,最佳活化温度为850℃;平衡分离系数和饱和吸附容量均随水蒸气流量的增加呈先增加后减小的趋势,最佳水蒸气流量为2.0 kg/h;平衡分离系数随活化时间延长先增加后减小,甲烷饱和吸附容量逐渐递增,最佳活化时间为40 min。升高活化温度对孔结构的发育影响显著,比表面积、微孔孔容和总孔容均呈递增趋势,表明升高温度有利于微孔的发育,可制备出微孔发达的活性炭。变压吸附评价结果表明在水蒸汽活化工艺最优条件下制备得椰壳活性炭可将20%CH_4-80%N_2模拟煤层气中的CH_4体积分数提高到48. 3%,提浓幅度大于25%,回收率为80.58%,产能达到108.82 m~3/(t·h);同时,该吸附剂对中高浓度煤层气也具有较好的分离效果,体现出较好的分离性能。     

中间相沥青的制备与研究

介绍了以3种煤的沥青为原料并在不同的工艺条件下制备中间相沥青的实验方法,分析了中间相沥青的偏光显微结构,从而得出制备中间相沥青的适宜工艺条件,即以北京焦化厂的沥青为原料,终温360℃～400℃,压力不宜过高,恒温时间一般控制在6h～10h。     

荞麦壳基活性炭的制备及其性能研究

为了实现固废资源化利用,以废弃荞麦壳为原料采用化学活化法制备了一种新型吸附 剂———荞麦壳基活性炭。 采用单因素方法对制备过程中的活化温度、活化时间、活化剂种类和荞 麦壳与活化剂的质量比进行了优化,通过碘值和亚甲蓝值考察了优化后荞麦壳基活性炭的吸附 效能,并采用气体吸附仪、X射线衍射法和扫描电镜分析表征了活性炭的孔结构、微晶结构及微 观表面形貌。 结果表明:当采用磷酸活化剂、活化时间90min、活化温度500℃、荞麦壳与活化剂 的质量比为1∶3时,获得的荞麦壳基活性炭碘值和亚甲蓝值分别为765.8mg/g和222.2mg/g, 其亚甲蓝值高于市售的三种活性炭(煤基、木质、椰壳活性炭);同时,优化后的荞麦壳基活性炭 的中孔孔隙率最大为96.8% ,总孔容量(0.666cm3/g)高于煤基活性炭和椰壳活性炭,比表面积 (785.3m2/g)与市售活性炭相当,说明以荞麦壳为原料采用磷酸活化可制备出中孔发达、吸附性 能好的活性炭。     

三水碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其性能研究

利用水合碳酸镁催化功能及易分解特性,实现间苯二酚-甲醛体系的快速凝胶,通过炭化得到孔隙发达,比表面积大的整体式多孔炭(MCM-Mg)。系统研究了原料浓度、催化剂用量、反应温度、反应时间、炭化温度以及炭化时间工艺等因素对多孔炭性能的影响。结果表明,适宜的制备条件是反应温度85℃、反应时间0.5 h、间苯二酚质量3 g、催化剂用量3 g,炭化温度900℃,炭化时间1.5 h,获得密度为1.23 g/cm3、气孔率为39.71%、收率为29.07%、比表面积为193.475 m2/g,平均孔径为22.696 nm,抗压强度为25.68 Mpa的多孔炭。该工艺具有反应时间短、成本低廉和绿色环保等优点。      

煤液化沥青基超级活性炭的活化机理与应用研究

以煤液化沥青(CLA)为原料,采用KNO3预氧化、KOH活化的方法,制备出超级活性炭。利用扫描电镜(SEM)、低温氮吸附仪(BET)、热重分析仪(TGA)和X射线衍射仪(XRD)等多种手段表征中间产物和活性炭的结构与性能。探讨了KOH活化法的活化机理,发现煤液化沥青基活性炭的活化历程可分为预活化、中温活化和高温活化3个阶段,制备的超级活性炭可吸附18~25 mmol/g的氢气(77 K,400 kPa下),在储氢方面表现出优异的性能和良好的应用前景。     

烟煤基生物载体的制备及其处理乙二醇污水的试验研究

以宁夏不粘煤、山东肥煤和长治瘦煤为原料,通过炭化方法制备碳质生物载体,研究了炭化终温、原料配比、粘结剂种类及煤焦油添加量对载体密度的影响。当炭化终温为450℃、原料配比为50∶30∶20、每100g原料煤中添加25g煤焦油时,制得最小密度为1.346g/cm3的碳质生物载体。在自制流化床装置上测得该载体的流化性能并与某商品活性炭对比研究后发现,商品活性炭的临界流化速度、全池流化速度和流化床层高度为10cm时的流化速度分别是制得碳质生物载体的1.57倍、1.83倍和1.77倍,表明试验制得的碳质载体具有较好的流化性能。又分别以碳质载体和活性炭为载体利用生物流化床处理乙二醇废水(稀释后COD为3500mg/L),经过碳质载体流化床的出水COD最低可降至240mg/L,对COD的去除率达到93.14%,表明碳质载体具有良好的污水处理效果和实用价值。