超声辅助活化煤基电极材料的研究

采用超声辅助活化提高煤基电极材料的吸附性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)观测煤基电极材料的形貌特征,N2物理吸附法检测孔径参数。结果表明,随着KOH质量分数的增加,煤基电极材料的抗压强度呈现降低趋势,而碘吸附值逐渐增大,最高可达741.44 mg/g。选择超声辅助、KOH质量分数为15%的煤基电极材料进行氰化废水吸附处理,其比表面积为386m~2/g,总孔容为0.192 cm~3/g,微孔孔容为0.170 cm~3/g,微孔率达到88.31%。以煤基电极材料为阴阳极组建三维电极体系处理氰化废水,外加电压为4 V,吸附时间为4 h,废水中各离子的去除率均达到95%以上。     

KOH添加量对煤基电极材料结构与性能的影响

采用KOH-HNO_3联合法对自制煤基电极进行改性处理,主要研究了KOH添加量对煤基电极材料结构和吸附性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极的形貌特征、表面官能团及孔径分布进行分析表征.研究表明:随着KOH添加量的增加,煤基电极材料的碘吸附值逐渐增大,而抗压强度与收率则逐渐减小,比表面积、总孔容和微孔孔容逐渐增大.当KOH添加量为15%(质量分数)时,碘吸附值达810.8mg/g,抗压强度为4.47 MPa,活化收率为59.5%,比表面积为377 m~2/g,总孔容为0.187cm~3/g,微孔孔容为0.160cm~3/g,微孔率达到85.56%.微孔和中孔数量及表面含氧官能团的增加,导致形成发达的蜂窝状孔结构,有利于电解液进入形成双电层结构.电化学测试表明,KOH添加量越大,煤基电极的扩散阻抗越小,比电容越大.以煤基电极为阴阳极,活性炭为粒子电极,采用三维电极体系处理氰化废水,当电压为4V、时间为5h时,处理后的废水中离子的去除率均达到95%以上.     

真空化学活化法制备活性炭

以杉木屑为原料,采用氯化锌活化法,在真空条件下热裂解制备了活性炭. 对比了真空与常压条件制备的活性炭的微孔性质、吸附性能及表面形貌,探讨了体系压力、裂解终温、保温时间对活性炭吸附性能的影响. 结果表明,所制活性炭吸附性能优良,性能明显优于常压条件制备的活性炭. 在体系压力10.5 kPa、升温速率5℃/min、裂解终温450℃、保温时间60 min时制备的活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附率分别为1030.43和343.92 mg/g.     

热解活化法制备高吸附性能椰壳活性炭

以椰壳为原料,采用高温直接热解活化法制备高吸附性能活性炭。研究了活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明,活化温度为 900 ℃,热解活化时间为 8 h,升温速率为 10 ℃/min,制得碘吸附值为 1 628.54 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 375 mg/g 的高吸附性能椰壳活性炭,得率为 9.41 %。氮气吸附实验结果表明,该活性炭比表面积 1 723 m²/g、总孔容积 0.87 cm³/g、微孔容积 0.68 cm³/g、中孔容积0.18 cm³/g、平均孔径 2.03 nm。热解活化制备的椰壳活性炭样品性能优于市售水蒸气法椰壳净水活性炭国家标准。     

煤基多级孔炭纳米材料的优化制备及性能表征

以低变质粉煤为原料,采用热解活化技术制备煤基多级孔炭纳米材料(CCNM),利用统计学预测分析软件(JMP)设计优化制备实验的正交阵列,主要因素包括煤直接液化残渣(DCLR)的添加量(A)、热解过程升温速率(B)、热解终温(C)和原料粒度(D),每个因素选取三个水平。采用响应面分析法对CCNM的碘吸附值和抗压强度进行评估,确定最佳优化条件为A1B3C1D2,影响因素按显著性由大到小的顺序为CABD,碘吸附值的预测公式为m I=258.26-33.22 x 1-34.88x 2+28.12x 21+1.92x 1x 2+34.12x 22,预测碘吸附值最高为390.51 mg/g,三组平行验证实验测定的碘吸附值平均为394.69 mg/g,实验值与预测值吻合良好。对优化条件下制备的CCNM进行性能表征,材料呈多孔结构;通过图像处理,统计得到孔隙率在40%以上;碘吸附值为398.22 mg/g,抗压强度为4.12 MPa,比表面积为146.181 m 2/g,总孔容为0.0534 cm 3/g,中孔率为71.10%,孔径主要分布在1.5 nm^100 nm,平均孔径为5.254 nm,表明CCNM是一种包含微孔、中孔和大孔的多级孔炭纳米材料。     

杉木屑真空热解制备生物油的实验研究

以杉木屑为原料,进行了真空热解制备生物油的实验研究. 考察了体系压力、热解终温、终温保持时间及升温速率等热解参数对生物油产率、生物油组分及其相对含量的影响. 结果表明,热解终温为500℃、体系压力为20 kPa、热解终温保持时间为60 min、升温速率为60℃/min的条件有利于杉木屑真空热解制备生物油的生产,其产率达67%以上. 真空热解过程中,慢速热解可得到较高的生物油产率.     

山楂核热解特性及其产物研究

为研究山楂核热解特性及其产物分布规律,在不同升温速率及不同热解终温条件下对山楂核粉末进行热重分析,并用自制小型固定床热解炉对山楂核粉末进行了热解实验,考察了热解终温和升温速率对山楂核热解的三相产物产率的影响,结果表明：热解终温对焦油产率影响不大,对热解气和焦炭产率有显著影响,随着热解终温的提高,焦炭产率降低,而热解气产量增加。同一热解终温条件下,随着升温速率由5℃/min增加到10℃/min,焦油产率增加（热解终温600℃时,增加量约6个百分点）,焦炭和热解气产率降低,并且热解终温越大,升温速率对焦油产率影响越大;同时,提高热解终温和升温速率会使反应速率增大。     

酸性糠醛残渣热解实验及热解炭性能研究

为解决糠醛渣的堆放及资源的合理利用,以糠醛渣为研究对象,分别在同步热分析仪及管式炉上进行热解实验研究,主要考察热解终温、升温速率、碳酸钠含量对糠醛渣热解产物分布及热解炭性能的影响。同步热分析仪分别以10—40℃/min的升温速率升高到850℃(10℃/min添加碳酸钠);管式炉上以10℃/min的升温速率到达热解终温300—600℃。结果表明:热重分析确定热解失重过程为干燥段、挥发分逸出段、热解炭化段3个阶段,确定主要热解温度区间为300—600℃。添加碳酸钠后抑制水分的析出,失重变化率峰值变大,表明碱金属钠盐促进纤维素的分解。随着热解温度的升高热解碳的p H值逐渐增大,热解温度为400℃时达到最高的亚甲基蓝脱色率44.4%。热解炭可进一步用于活性炭染料吸附。     

三维煤基吸附电极处理氰化废水试验研究

目前,矿产、金属工业、电子设备制造等行业的快速发展引起工业废水产出量急剧升高,废水中多种有毒离子(如铬、镉、砷等)及锌、镍、金等贵金属,特别是氰化提金过程中产生的CN_T、SCN-、CN-等危害大,必须进行无害化治理。为解决氰化废水中大量有害离子的污染问题,提高氰化废水处理效率,探索三维煤基电极废水处理方法,自制的三维煤基电极以阴、阳电极和活性炭粒子3个组件为主。以电压、时间为变量,分析氰化废水中Zn~(2+)、CN_T浓度的变化规律,结果显示,CN_T、Zn~(2+)去除率符合Lagergren一级动力学模型,随着煤基电极长周期、连续使用,废水中CN_T、Cu~(2+)、Zn~(2+)、CN-、SCN-的去除率分别为93. 74%、97. 28%、95. 22%、95. 13%、97. 05%;增加煤基电极循环使用次数,废水中有害离子的去除率微幅下降,6次循环后,CN_T、Cu~(2+)、Zn~(2+)、CN-、SCN-的去除率分别为92. 17%、94. 65%、92. 67%、90. 14%、97. 02%。升高电压,有害离子的去除率不再随电极板自身的吸附饱和发生变化,煤基电极可重复使用。煤基三维电极设备可简易、低耗、高效地进行工业废液去除处理,值得推广。     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。     

生物质热解半焦燃烧特性的实验研究

鉴于目前针对生物质热解半焦燃烧特性的研究较少,以稻壳、松木屑和玉米秸秆为原料,利用自行搭建的固定床热解实验台,在300、400、500、600℃的热解温度下制备了以上3种生物质的半焦,同时采用TG-DTG热分析联用技术,研究热解终温、粒径、升温速率和生物质种类对生物质热解半焦燃烧特性的影响。结果表明:热解终温越高,半焦的燃烧性能越差;同一种半焦,粒径越小越有利于其着火与燃尽;升温速率为50℃/min时,燃烧性能达到最佳;不同生物质种类制得的半焦燃烧性能差异很大。     

煤基聚苯胺对苯酚废水的吸附性能和机理研究

为有效去除水体中持久存在、难降解的有机污染物苯酚,采用高能球磨获得褐煤煤粉制备合成煤基聚苯胺,利用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱等方法对原煤粉及煤基聚苯胺进行表征。以原煤粉做对照试验,研究了煤基聚苯胺对苯酚模拟废水的吸附性能和机理。结果表明,煤基聚苯胺吸附剂孔结构和分布比原煤粉好,具有较多中孔和微孔结构,有利于增大吸附容量。pH=4时,褐煤原煤粉和煤基聚苯胺去除率最大分别为22.74%和45.32%,因此酸性条件下,2种吸附剂对苯酚溶液的吸附效果较好。煤基聚苯胺对苯酚的去除效果较好,最佳投加量为1 g/L,去除率和饱和吸附量分别为45.32%和32.52 mg/g。煤基聚苯胺吸附剂对苯酚吸附符合Lagergren二级吸附动力学模型与Freundlich吸附等温模型。煤基聚苯胺吸附剂制备简单,原料易得,具有较好的工业化应用潜力。     

黏结性烟煤制备球形活性炭的研究

在煤基球形活性炭的制备过程中,生球预氧化条件很大程度上决定了球形炭的球形度和物化特性。以山西柳林华晋焦煤集团焦煤为原料,研究了活性炭制备过程中预氧化、炭化、活化等工艺参数对活性炭质量的影响。结果表明:预处理温度为200℃,预处理时间3 h,炭化终温700℃,炭化升温速率4℃/min,活化温度800℃,活化时间7 h时,制得的活性炭球形度完整,物化性能优良,活性炭的碘值为770.18 mg/g,亚甲基蓝值为64.24 mg/g。随着预处理时间的增加,活性炭的强度和产率都增大。试验结果对煤基球形活性炭的生产具有一定的指导意义。     

响应面法优化油菜秸秆真空热解液化工艺及生物油分析1

以油菜秸秆为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的中心组合实验研究,以热解终温、体系压力和升温速率为实验因子,生物油产率为实验指标,利用响应面法(RSM)对制备生物油的工艺参数进行了优化,并对在最优条件下制取的生物油进行了理化特性和化学组成分析。研究结果表明,热解终温、体系压力和升温速率对生物油产率有显著影响,热解终温和升温速率之间的交互作用显著;获得最佳热解液化工艺条件为:热解终温490.0℃、体系压力5.0 k Pa、升温速率20.0℃·min-1,在此条件下,生物油产率可达41.65%。与预测值42.00%较为接近。油菜秸秆真空热解所得生物油的含水量为33.85%,热值为18.65 MJ·kg-1,常温下的运动黏度为4.16 mm2·s-1,密度和p H值分别为1.14g·cm·3和2.32;生物油成分较为复杂,其中多种有机物可被进一步提取用作化工原料;生物油中羧酸、醛、酮类等腐蚀性和不稳定组分含量较高,需对其进一步精制,以提高其稳定性。     

玉米秸秆颗粒热解活化过程的热力学和动力学研究

利用热重分析研究了玉米秸秆颗粒制备活性炭的热解和活化过程.热解采用氮气为保护气体,升温速率 K/min,终温723 K,恒温时间30 min.热解过程主要发生在40～620 K之间,热解炭材微孔结构和机械强度良好.活化采用CO2为活化剂,升温速率10 K/min,终温1073 K,恒温时间20 min,活化反应主要发生在90～1070 K之间,得到的活性炭具有较大的比表面积(404.6 m²/g)和优良的吸附性能.通过对热解和活化过程的热重及差热变化综合分析,确定了两段热化学反应的活化能和频率因子.了解了热解和活化过程的热力学和动力学特性,为制备优质的生物质颗粒活性炭提供理论指导作用.     

KOH添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响

采用低变质粉煤的成型热解KOH-HNO_3联合活化技术制备煤基电极材料(CEM),考察活化剂粉末直接添加方式和溶液浸渍添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响,将两种添加方式所对应的两组实验分别记为P组和S组。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极材料的微观形貌特征、表面官能团组成及孔隙结构、孔径分布进行分析表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明:添加方式对材料收率及微孔率的影响表现在两个方面,在KOH添加量为5%～15%(质量分数)时,热解产物收率变化很小,P组实验生成CEM的微孔发育程度相对较好,在KOH添加量为20%时,P组实验生成CEM的酸化收率整体偏低,S组实验生成CEM的抗压强度和碘吸附值整体偏高,溶液浸渍方式更有利于微孔结构的发展;在P15试样和S15试样的电化学性能对比测试中,S15试样具有较大的比电容,内阻为2.05Ω,电荷转移电阻较低;KOH在浸渍阶段可先行与煤中含酸性官能团有机物发生降解反应,K~+优先进入煤料的大分子结构中,从煤料内部基质产生初级微孔结构,在后续热解过程中增强了活化效果,孔径分布和孔道布局更加合理,实现较高离子迁移效果;S20试样的抗压强度为3.96 MPa,碘吸附值为987 mg/g,微孔率可达87.62%,比表面积为487.21 m~2/g、总孔容为0.173 cm~3/g,微孔孔容为0.152 cm~3/g,平均孔径1.931 nm。     

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%。     

煤基吸附剂处理焦化废水试验研究

利用CK煤基吸附剂与焦煤、长焰煤、肥煤3种吸附材料处理焦化厂蒸氨废水与二沉池出水,探究吸附剂投加量、吸附时间、pH值对COD去除率的影响。结果表明,CK型煤基吸附剂对蒸氨废水与二沉池出水的处理效果明显优于其他3种吸附材料。在pH=2,吸附时间30 min的条件下,10 g/L的投加量蒸氨废水COD去除率为59.75%,2 g/L的投加量,二沉池出水的COD去除率为72.39%。     

煤基吸附剂处理焦化废水试验研究

利用CK煤基吸附剂与焦煤、长焰煤、肥煤3种吸附材料处理焦化厂蒸氨废水与二沉池出水,探究吸附剂投加量、吸附时间、pH值对COD去除率的影响。结果表明,CK型煤基吸附剂对蒸氨废水与二沉池出水的处理效果明显优于其他3种吸附材料。在pH=2,吸附时间30 min的条件下,10 g/L的投加量蒸氨废水COD去除率为59.75%,2 g/L的投加量,二沉池出水的COD去除率为72.39%。     

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。