压块工艺条件下煤种对活性炭孔结构发育的影响

以胜利褐煤、3种低阶烟煤（灵武煤、神木煤、大同煤）和太西无烟煤为原料,采用压块工艺制备煤质颗粒活性炭,借助煤中无机矿物质组分与含量、炭化料微晶结构参数等指标考察煤种对活性炭孔结构发育的影响。结果表明：① 随着煤化程度（Cdaf）的提高,炭化料的微晶层厚度（Lc）和石墨化度(G)升高,活性炭的比表面积（SBET）增大,平均孔径（da）减小;② 煤中的矿物质含量和组成对活性炭的孔结构发育亦有重要影响,灰分过高意味着可以造孔的有机炭含量降低,但无机质中Ca,Fe等物质会催化活化反应,促进活性炭孔的发育。压块工艺条件下,煤种（煤化程度）仍然主要通过影响炭化料内微晶尺度和矿物质组成来影响最终所得活性炭的孔结构。     

煤基活性炭制备中化学添加剂的应用对比

化学添加剂对煤制活性炭的制备过程具有一定的控制作用。以唐山矿长焰煤为研究对象,按照不同比例加入了不同量的ZnCl2和KOH,研究了炭化过程中化学添加剂对煤挥发性、煤产物微晶结构以及活化程度的影响,为煤基活性炭制备工艺的优化提供了参考。     

煤基电容炭实验研讨

为了开发一种新型高效煤基电容炭方案,使煤炭资源不仅仅是作为能源,而是作为一种新型高储能原材料进行开采,提出了实验室制备煤基电容炭实验方案,通过对原料煤进行前处理、活化、后处理等一系列处理后,制备出煤基电容炭,并就制备的煤基电容炭进行数据表征测验,从而进一步利用煤基电容炭组装成超级电容器,并对组装成的电容器进行恒流充放电性能测试和循环伏安性能测试,结果表明,原料煤具备作为一种新型高储能原材料进行保护性开采的可能性。     

PSA用煤基炭分子筛及其制备方法与工艺

阐述了炭分子筛孔隙结构、筛分原理 ,综述了煤基炭分子筛制备方法和工艺 ,并对我国煤基炭分子筛制备中存在的问题及今后的发展提出了建议     

晋城无烟煤基活性炭的制备及其性能研究

以山西晋城地区的6种无烟煤为原料,分别采用煤焦油和羧甲基淀粉为黏结剂,经捏合、成型、炭化、水蒸气活化等步骤制备煤基柱状活性炭;采用烧失率、耐磨强度、碘值、亚甲蓝值等指标,评估活性炭制备过程原料煤理化性质与使用黏结剂类型对活性炭成孔特性的影响规律。实验结果表明,较高的原料煤变质程度和固定碳、挥发分含量有利于活性炭微孔发展;羧甲基淀粉黏结剂易于炭化形成胶体状物质,具有良好的延展性,促进活性炭骨架结构形成并强化水蒸气对活性炭孔隙结构的活化及扩增,使活性炭孔隙向微孔发展;煤焦油黏结剂较强的热稳定性限制活性炭微孔发展,制备的活性炭表现出大孔特性;以羧甲基淀粉为黏结剂可制备耐磨强度为95.3%～97.1%,碘值为1 002.2～1 031.0 mg/g,亚甲蓝值为222.8～259.8 mg/g的柱状活性炭。     

高碘低灰煤基活性炭的制备及性能研究

主要通过选取适合制备压块活性炭的煤种,并且在源头上控制灰分,不使用后处理脱灰,制备具有碘吸附值高且灰分低的活性炭样品。选用3种不同地区的煤为原料,通过配煤压块成型的方法制备活性炭,以碘吸附值、强度、灰分为主要评价指标进行性能研究。结果表明,C煤与B煤配比分别为5∶0、4∶1、1∶1、1∶4时,在550℃终温炭化,900℃活化3.5 h的条件下,均可制备出美碘≥1 100 mg/g、美强≥90%、灰分≤10%的活性炭样品。其中,配比为5∶0时,制备的样品的美碘达到1 223 mg/g、美强达到95%、灰分仅为5.46%。     

酸碱脱灰工艺对提高煤基活性炭吸附性能的探索

煤基活性炭是以特定煤种或配煤为原料,经炭化及活化制成,具有丰富的孔结构、大的比表面积以及较强的吸附能力,通常会运用在脱色、除臭、空气净化等领域。结合文献报道,本文主要研究的是酸碱脱灰工艺对提高煤基活性炭吸附性能的探索。     

煤基活性炭制备研究进展

概述了制备煤基活性炭的研究进展及成果.煤种和活化工艺是决定煤基活性炭性能的重要因素,针对不同煤种,介绍了物理活化、化学活化和复合活化工艺及研究进展.     

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)。     

煤制备新型先进炭材料的应用研究

煤是一种储量丰富且价格低廉的工业原料,富含大稠环有机化合物,含碳量高,可能成为先进炭素材料的重要碳源。在分析煤的成分结构基础上,提出煤可用来制备先进炭素材料。煤的含碳量高,具有丰富多孔结构,采用破碎加工可直接用做助滤材料。煤作为炭源物质,采用高温炭化处理,可制备活性炭;添加金属催化剂,采用电弧放电等方法,煤可制备富勒烯碳、纳米碳管等纳米炭;高碳煤可以用来制备炭石墨电极,也可进行化学热解,制备石墨烯。以煤和煤系物作为主要原料,经过发泡、炭化处理,可制备泡沫炭;作为基体前驱体,煤可制备炭质复合材料等。煤不仅能用做燃料,也能制备高附加值的先进炭素材料。     

无烟煤与气肥煤配煤制备中孔活性炭

以贵州无烟煤和山东气肥煤为原料,在不同的原料配比和炭化温度下制备了中孔发达的活性炭。通过测定氮气的吸附等温线,研究了炭化温度和原料配比对活性炭中孔率的影响。试验结果表明：活性炭中孔率随着炭化温度的升高呈增大趋势,原料配比对中孔率没有明显的影响。当无烟煤和气肥煤质量比为3∶1,炭化温度为700℃,在930℃下活化240 min,所制备的活性炭中孔最为发达,总孔容为0.837 6 mL/g,中孔孔容为0.395 5 mL/g,中孔率为47.22%,是相近烧失率商品活性炭的2.5倍。     

煤系通用型碳纤维的制备与研究

与聚丙烯腈基碳纤维和中间相沥青基碳纤维相比,通用型碳纤维具有突出的价格优势,但较差的强度性能限制其只能应用在建筑补强等低附加值领域。因此,在控制通用型碳纤维制备成本的同时提高其强度性能从而拓宽其应用领域已然成为研究热点。迄今,原料选择与调整以及沥青前驱体合成方法的改进被认为是解决上述问题的极具潜力的途径。煤加工过程中副产的煤焦油等产品是制备通用型碳纤维的重要原料。结合我国能源结构特点,研发与优化煤系通用型碳纤维的制备方法和技术对我国碳纤维行业的发展具有重要意义。以煤系通用型碳纤维的制备研究为主旨,首先从原料的角度讨论了煤系原料的种类、前处理方法、性质与特点以及在用于通用型碳纤维制备过程中优缺点;此外,详细论述了通用型碳纤维的制备方法,包括热缩聚法、共炭化法、加氢聚合法和卤化-脱卤化法。未来的煤系通用型碳纤维的研究开发工作应该多集中于如何从分子层面实现沥青前驱体的可控合成,从而提高碳纤维的强度性能,而不应该再仅关注简单地改变原料比例和调整反应条件。     

配入长焰煤对压块炭孔结构的调控作用

以大同烟煤为主要原料,与神木长焰煤按照质量比为100∶0、80∶20、70∶30、60∶40和50∶50进行5组试验,研究配入长焰煤对压块炭孔结构的调控作用。研究结果表明,随着配煤比例的提高,碘值和亚甲蓝值呈现先增加后减少的趋势;综合考虑活性炭产品指标及工业生产中的原料和运输成本后得出长焰煤配比30%时为最佳配比,此时活性炭碘值为1039 mg/g,亚甲蓝值为210 mg/g,强度为96.1%,活性炭孔结构表面最蓬松;随着长焰煤添加比例的增加,活性炭的比表面积和总孔容均是先减小后增加,中孔比率虽有小幅度增加,但中孔孔容绝对值反而降低;相较于以大同烟煤制得的活性炭,配入长焰煤有利于活性炭中0.640~0.694 nm范围内微孔的发育,添加长焰煤后,活性炭的2~3 nm范围内的中孔孔容有所降低。     

高品质低阶煤基活性炭的制备与表征

以国内外8种低阶煤为原料,在相同工艺条件下采用KOH活化法制备低阶煤基活性炭,利用低温N-2吸附、傅里叶红外光谱（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）等对活性炭的孔结构及表面化学性质进行表征,考察原料煤的物理化学特性对低阶煤基活性炭孔结构的影响及其表面化学性质。结果表明：在碱炭质量比为3∶1、活化温度为650 ℃、活化时间为0.5 h、升温速率为10 ℃/min、保护气流量为200 mL/min的条件下,可制备出比表面积为1 694～2 956 m 2/g、总孔容为0.909～1.949 cm 3/g、中孔率为37.3%～71.1%的高品质低阶煤基活性炭;低阶煤自身固有的物理化学特性对活性炭的孔结构具有重要影响,原料煤原生孔隙丰富、挥发分高有利于活性炭中孔的发育;煤中无机矿物成分不仅会削弱活化反应的剧烈程度,而且会降低活性炭的质量及性能;低阶煤基活性炭表面含有丰富的含氧官能团,其中以羰基及酚羟基（或醚类）为主,其次为内酯基和羧基。     

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。     

煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响

为系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响,以印尼褐煤不同煤岩显微组分为前驱体,采用KOH活化法制备活性炭,并用作超级电容器电极材料。利用低温N2吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对活性炭的孔结构特征和表面官能团进行表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测定活性炭电极的电化学性能,系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,不同煤岩显微组分所制活性炭的孔结构存在显著差异,其中惰质组活性炭的孔隙结构最发达,比表面积及总孔容分别可达2 712 m2/g和1.339 cm3/g,中孔率(39.7%)最高,其次为镜质组,壳质组最低;改变煤岩显微组分,可以调控活性炭1.5~3.2 nm范围内的孔隙数量;煤岩显微组分活性炭电极在KOH电解液中均具有优异的电化学性能,比电容量最高可达400 F/g,其优异的电化学性能归因于活性炭发达的微孔结构、合理的中孔分布和丰富的含氧官能团。     

Preparation of activated carbon with low ash content and high specific surface area from coal in the presence of KOH

An activated carbon with ash content less than ]0% and specific surface area more than 1600 m^2/g was prepared from cool and the effect of K-containing compounds in preparation of cool-based activated carbon was investigated in detail in this paper. KOH was used in co-carbonization with coal, changes in graphitic crystallites in chars derived from carbonization of coal with and without KOH were analyzed by X-ray diffraction (XRD) technique, activation rates of chars with different contents of K-containing compounds were deduced, and resulting activated carbons were characterized by nitrogen adsorption isotherms at 77 K and iodine numbers. The results showed that the addition of KOH to the coal before carbonization can realize the intensive removal of inorganic matters from chars under mild conditions, especially the efficient removal of dispersive quartz, an extremely difficult separated mineral component in other processes else. Apart from this, KOH demonstrates a favorable effect in control over cool carbonization with the goal to form nongraphitizable isotropic carbon precursor, which is a necessary prerequisite for the formation and development of micro pores. However, the K-containing compounds such as K2CO3 and K20 remaining in chars after carbonization catalyze the reaction between carbon and steam in activation, which leads to the formation of macro pores. In the end an innovative method, in which KOH is added to coal before carbonization and K-containing compounds are removed by acid washing after carbonization, was proposed for the synthesis of quality coal-based activated carbon.     

基于煤与麦秸秆共活化的超级电容器用活性炭电极材料的制备

分别以神木烟煤、麦秸秆及二者混合物为前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭电极材料（AC1,AC2,AC3）,采用低温N 2 吸附、接触角法对各活性炭的孔结构和润湿性进行表征,并利用恒流充放电、循环伏安、漏电流和交流阻抗等测试手段对各活性炭电极材料的电化学性能进行对比评价。结果表明：AC3兼具AC1比表面积高和AC2润湿性好的优点,其组装的超级电容器在3 mol/L KOH电解液中具有较高的比电容（270 F/g）、充放电可逆性好、较低的漏电流（0.01 mA）和较小的阻抗等特点,反映出煤与麦秸秆共活化过程中存在协同效应。