低密度碳质生物载体的制备研究

为促进生物流化床污水处理技术的节能减排,采用炭化法制备低密度碳质生物载体,考察了原料种类、物料配比及炭化温度对碳质生物载体真密度的影响.结果表明,以无烟煤为主要原料制备的碳质生物载体的真密度较褐煤小；随着炭化温度的降低,碳质生物载体的真密度逐渐减小；随着无烟煤或褐煤配入量的减小,碳质生物载体真密度呈缓慢减小趋势；原料种类是影响真密度的主要因素,其次是炭化温度和物料配比.在实验范围内,生产低密度碳质生物载体的最佳工艺条件为无烟煤与改性剂配比为75/25,炭化温度450℃,此时制备的碳质生物载体真密度为1.353 g/cm3.     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

不同氧化程度煤与塑料炭化协同效应研究

为寻求不同氧化程度煤与废弃塑料共炭化制备高性能活性炭材料的协同效应,采用微波加热技术研究了"碳源"不同氧化程度、不同品种废旧塑料以及不同塑料加入量对炭化材料吸附性能的影响。研究结果发现:氧化5~7天的煤,加入20%~40%PET粉末,以3倍量的KOH为活化剂,可制备出比表面积为2 000m2/g炭材料;塑料添加量可达60%,PS、HDPE与煤良好的协同效应出现在塑料添加量为20%时,而PET良好的协同效应在PET添加量为40%时。该研究成果为利用氧化煤与废弃塑料的协同效应进行共炭化生产高性能活性炭材料提供技术基础。     

处理焦化废水活性炭的制备及性能表征的研究

目前焦化厂面临干熄焦及废水零排放的双重政策压力,而采用活性炭吸附法可以对焦化废水进行深度处理。本研究采用配煤法以山东气肥煤、太西无烟煤和大同弱黏煤为原料,通过调整原料配比及工艺条件制备焦化废水深度处理的最佳活性炭。以强度、碘值及亚甲基蓝值为指标,确定活性炭最佳原料配比。用已制备的活性炭对焦化废水进行动态吸附试验,试验结果表明,活性炭动态吸附焦化废水流速为10 mL/min,活性炭床层高度为400 mm较为合理,5~#活性炭静态和动态焦化废水处理效果最好。因此,焦化废水深度处理用活性炭的最佳制备条件为:原料配比山东气肥煤:太西无烟煤:大同弱黏煤为3:4:3,炭化温度为600℃,活化温度为890℃,烧失率为59.8%。     

用煤焦油沥青制备优质活性炭的研究

以煤焦油沥青为原料，使用KCNS溶液活化处理，选择适宜的工艺条件，制备出优质的活性炭。讨论了煤焦油沥青热处理温度、中间相沥青的粒径、KCNS溶液的浓度、KCNS溶液与中间相沥青的液固化、炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间等主要因素对活性炭性能的影响。结果表明，在适宜的工艺条件下制备的活性炭，强度为90．4％，比表面积为2601.0m^2/g，吸碘值为2216.7mg/g，吸苯值为1099.1mg/g，吸亚甲基蓝值为397.5mg/g，产品性能优良。图1，表8，参7。     

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%。     

管输煤浆提浓制备气化水煤浆的工艺条件研究

管输煤浆需经提浓方可保证水煤浆的气化效率与经济性，因而很有必要考察不同原料配比、添加剂比例等工艺条件对制备高浓度气化煤浆的影响规律。以神渭管输煤浆脱水后的离心煤和压滤煤为原料，研究管输煤浆提浓工艺中制备压滤细煤浆的添加剂比例及最高成浆浓度、制备气化煤浆的最佳配比及添加剂添加量，通过对单独压滤细煤的成浆性实验、细浆和超细浆掺混比例实验、离心煤、压滤煤、细浆和超细浆最佳配比实验的设计，借助旋转黏度计、流动性测试仪、标准筛网等探索压滤细煤浆和气化煤浆的制备工艺条件。结果表明，在制备压滤细煤浆时，添加剂比例不得低于0.2%,干基最佳添加比例为0.5%,制得压滤细煤浆浓度为55.21%;在制备气化水煤浆时，离心粗煤、压滤细煤浆、细浆和超细浆的最佳配比为70∶20∶5∶5,干基添加剂总添加量为0.4%,在制备压滤细煤浆和制备气化煤浆时按比例为3∶5分2次加入。物料衡算表明，将浓度未53%的管输煤浆全部脱水后再按合理的级配制备为气化水煤浆，可在实现富余管输煤浆全部制备为高值气化水煤浆的同时消纳利用全部压滤细煤泥。     

压块工艺条件下配煤对活性炭孔结构的调控作用

以大同烟煤为主料,分别和太西无烟煤、霍林河褐煤配煤,采用无黏结剂直接压块工艺制备活性炭,为了研究配煤对活性炭孔结构的调控作用,烟煤和配煤按照质量比100∶0、80∶20、60∶40、40∶60、20∶80进行试验,以碘值、亚甲蓝值和焦糖脱色率作为评价指标,利用密度函数理论解析温度77 K下N2的吸附/解吸曲线,得出活性炭孔容和孔径分布。结果表明:无烟煤和褐煤作为烟煤的配煤制备活性炭会使其孔结构向着不同的方向发育。配入无烟煤促使活性炭以产生新的微孔为主,向着微孔更丰富,总孔容更大的方向发育,碘值和亚甲蓝值随着无烟煤配比的提高而增加,由579 mg/g和128 mg/g分别增加至979 mg/g和135 mg/g;配入褐煤导致微孔短暂的发育后进入扩孔阶段,以至于总孔容减少,中孔容增加,在烟煤和褐煤质量配比在20∶80时,碘值、亚甲蓝值和焦糖脱色率分别为681 mg/g、87 mg/g和18%。     

直接还原选矿尾渣制备陶粒的研究

以直接还原选矿尾渣为主要原料,添加城市污水处理厂剩余污泥制备轻质陶粒,考察了烧制过程中各主要因素(预热温度、预热时间、焙烧温度、焙烧时间和原料配比)对陶粒性能(表观密度、堆积密度、1 h吸水率和颗粒强度)的影响,最终确定了烧制陶粒的最佳工艺条件。结果表明,尾渣与污泥的最佳质量比为尾渣∶污泥=95∶5,烧制陶粒的最佳工艺条件为:预热温度550℃,预热时间30 min,焙烧温度1 110℃,焙烧时间6 min,此时制得的陶粒表观密度为1.365 g/cm3,堆积密度0.672 g/cm3,1 h吸水率3.50%,颗粒强度220 N,筒压强度3.5 MPa。     

原料煤的结构特性和添加剂对活性炭孔隙结构及吸附CO2 性能的影响

选用5 种原料煤,3 种添加剂分别考察煤结构特性和添加剂种类对制备活性炭性能的影响,以比表面积、孔径分布、CO₂ 吸附量、碘值、微晶结构尺寸对活性炭进行表征。结果表明:由于5 种原料煤结构特性的不同,经炭化之后微晶高度和层片宽度都有不同程度的变化。太西煤炭化料的微晶结构在后期活化阶段最为适宜,从而以灰分低、挥发分适中的太西无烟煤为原料,制备的活性炭微孔最为发达,吸附CO₂ 的性能最佳;3 种添加剂中NH₄Cl+KNO₃ 效果最为显著,制备的活性炭比表面积为1 093 m² / g,微孔孔容为0. 415 mL/ g,CO₂ 的吸附量为2.41 mmol/ g(0.1 MPa,25 ℃)。     

原料煤结构特性和添加剂对活性炭孔隙结构及吸附CO_2性能的影响

选用5种原料煤,3种添加剂分别考察煤结构特性和添加剂种类对制备活性炭性能的影响,以比表面积、孔径分布、CO_2吸附量、碘值、微晶结构尺寸对活性炭进行表征。结果表明:由于5种原料煤结构特性的不同,经炭化之后微晶高度和层片宽度都有不同程度的变化。太西煤炭化料的微晶结构在后期活化阶段最为适宜,从而以灰分低、挥发分适中的太西无烟煤为原料,制备的活性炭微孔最为发达,吸附CO_2的性能最佳;3种添加剂中NH_4Cl+KNO_3效果最为显著,制备的活性炭比表面积为1093 m~2/g,微孔孔容为0.415 m L/g,CO_2的吸附量为2.41 mmol/g(0.1 MPa,25℃)。     

悬浮型凹土载体的制备及其在水处理中的应用

以凹土、炭粉和聚乙烯泡沫为主要原料制备悬浮空心凹土载体,应用于三相生物流化床处理低浓度有机废水。考察了温度对凹土滤料的形貌、强度和比表面积的影响,以及在不同曝气量和水力停留时间(HRT)时凹土悬浮滤料对氨氮和化学需氧量(COD)的处理情况。结果表明,煅烧温度为800℃时,制得强度91N,比表面积为32.16m2/g,表面粗糙、孔隙发达、耐酸碱的理想空心悬浮滤料。当曝气量为0.25 m3/h时,COD和氨氮值降低率最大值分别为92.7%和95.4%;当HRT为2h时,COD和氨氮值降低率最大值分别为91.5%和93.4%。     

二元加重质振动流化床的流化及分选特性研究

将振动能量引入到二元加重质气固流化床中,将一定粒度组成的磁铁矿粉和石英砂按照不同质量配比形成的混合物作为加重质,对床层进行流化及分选特性研究。研究了二元加重质振动流化床的流化特性,并在不同流化气速、振动强度、加重质配比条件下,对6~3mm、3~1 mm两个粒级细粒煤进行分选试验,确定了最优试验参数。试验结果表明,临界流化气速随石英砂质量配比增大而减小。当气速为7.37 cm/s时,床层稳定性良好,压降标准差为4.08 Pa;在最佳试验条件下,对6~3 mm和3~1 mm两种粒级煤样分别进行分选试验,分选精度(可能偏差值E_p)分别达到0.09 g/cm~3和0.13 g/cm~3,分选效果良好。     

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。