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。     

饮用水深度处理用煤基活性炭吸附性能表征

活性炭是臭氧-生物活性炭(O₃-BAC)饮用水深度净化工艺中的核心材料,准确评价活性炭的吸附性能是活性炭选型的基础。本研究采制我国4种典型商品煤基活性炭样品,同时选取一种木质炭作为对比,测定炭样的碘值、亚甲蓝值、焦糖脱色率等常规吸附性能指标以及对丹宁酸(TA)和腐殖酸(HA)的静态吸附容量;用快速小柱实验(RSSCT)测定活性炭吸附含TA和HA水样的穿透曲线以评价活性炭动态吸附性能。此外,分别利用物理吸附仪和扫描电镜联用能谱仪表征活性炭孔结构和表面微观形貌,采用弗兰克尔-哈尔西-希尔方法计算分形维数以表征活性炭表面粗糙度。结果表明,碘值、亚甲蓝值、焦糖脱色率以及TA和HA吸附量与活性炭的孔发育程度明显相关;在RSSCT评价中无烟煤基活性炭具有最佳的动态吸附性能,表明活性炭动态吸附性能与活性炭孔结构相关性较小,而与表面粗糙度具有一定的关联。利用活性炭表面粗糙度指标初步筛选、再经HA的RSSCT穿透实验优选,可选出性能优良的饮用水深度处理用活性炭。     

压力对太西无烟煤制活性炭的炭化和活化过程的影响

研究了反应压力对太西无烟煤制备活性炭的炭化和活化过程的影响.反应压力能够改变炭化产物和活化产物的吸附性能和孔径分布.加压炭化影响了热解产物的传质过程，提高了发生二次反应的机会，而加压活化能够影响活化反应的吸附平衡和反应速率.随着反应压力的提高，活性炭产品的堆比重降低，碘和亚甲蓝吸附值提高，比表面积和孔容提高，形成更多的微孔结构.     

电厂粉煤灰制造活性炭的研究

以电厂粉煤灰炭为基础原料制造活性炭,实验结果表明：原料经浮选后,只要原料中灰分小于１５％,就可以制出性能较好的活性炭。实验采用煤焦油、沥青作为粘结剂,水蒸气为活化介质;同时,对生产过程主要影响因素进行了研究。活性炭强度达８７％,水容量１０１．％,吸碘值７２５ｍｇ／ｇ,亚甲基兰吸附值１３９ｍｇ／ｇ,比表面积１０３５ｍ＾ｍ２／ｇ。可用于有机溶的回收、空气与水的净化及作催化剂载体,产品质量高,经济效益及     

泥炭基活性炭水蒸气活化过程孔结构演化的碳烧失特征

孔结构调控是活性炭制备研究的核心,碳烧失伴随并决定着孔结构的演化。为研究泥炭基活性炭孔结构演化过程中碳烧失特征,将贵州毕节泥炭样品破碎、粉磨,在氮气氛围进行热重分析,并采用无黏结剂压块成型,再破碎后、炭化,在不同活化温度、时间下水蒸气活化制得活性炭,测定活性炭样品的碘值、亚甲蓝值和焦糖脱色率吸附性能指标,利用气体吸附仪、拉曼光谱和扫描电子显微镜表征其孔结构、碳结构和微观形貌,研究吸附性能、孔结构、碳结构间的关系。结果表明:泥炭基活性炭的孔结构演化随活化温度的升高分为造孔(750～800℃)、扩孔(800～850℃)、孔塌陷(850～900℃)和炭表面烧蚀(900～950℃)4个阶段,分别以无序炭(D_3)及散乱石墨层结构(D_1)、散乱石墨层结构(D_1)及平行的石墨层间的不规则层(D_2)、活性位点碳(D_4)、规则的石墨微晶结构(G)的烧蚀为主;随活化时间的增加分为充分发育期(60～120 min)和过度发育期(120～150 min)2个阶段,分别以无序炭(D_3)和活性位点碳(D_4)的烧蚀为主。炭表面烧蚀或孔结构过度发育之前有效的调孔以全程清除无序炭、部分消耗缺陷微晶炭、少量激活活性位点碳来实现。随活化程度的加深,活性炭的碳烧失由颗粒内表面为主转为由内向外、再转为由外向内,表面孔依次呈现出生成、融并和坍塌的形貌特征。     

中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备与表征

以印尼褐煤为原料,KOH为活化剂,在400～580 ℃的中低温活化条件下制备出超级电容器用煤基活性炭,采用低温N2吸附、X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）对其孔结构、微晶结构以及表面形貌等进行表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:在KOH活化制备煤基活性炭的活化过程中,KOH与煤中C的反应始于400～460 ℃;随着活化温度的升高,活性炭的比表面积及总孔容增大,孔径分布变宽,中孔率提高。当活化温度达到580 ℃时,所制活性炭的比表面积高达1 598 m2/g,总孔容达0.828 cm3/g,中孔率达41.4%,该活性炭用作电极材料在3 mol/L KOH电解液中具有良好的充放电性能,在50 mA/g的低电流密度下比电容高达369 F/g,在2 500 mA/g的高电流密度下比电容仍保持305 F/g,其漏电流仅为0.02 mA,且具有良好的循环性能,经1 000次循环后,比电容保持率超过92%,是一种理想的超级电容器电极材料。     

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%。     

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)。     

K2CO3催化煤炭不完全气化联产高强度颗粒炭及富氢合成气研究

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的重要技术。然而,煤气化过程气化碳转化率无法达到100%并产生大量废渣,而细渣中高含量且孔隙发达的残炭提取困难,使得大量堆积的细渣很难资源化利用。从细渣产生的源头出发,采用低灰煤圆柱状成型煤颗粒在K₂CO₃催化下进行不完全气化(在碳转化率达到70%～80%时终止气化)联产高性能活性炭及富氢合成气,并研究气化气体产物组分和所制备K掺杂活性炭AC-Kx的CO₂吸附性能及K对CO₂吸附性能的影响。结果表明：在纯水蒸气气氛下,外部热源供热气化终温950℃条件下,Kx催化不完全气化气体产物中H₂/CO体积分数比值在2.20～6.29,氢碳比f在1.37～2.32。与未掺杂钾的样品相比,K₂CO₃催化气体产物的氢碳比显著提高;气化后期产生的气体中CO和CO₂体积分数偏高,说明不完全气化及时终止气化反应可提升合成气的氢碳比,同时降低煤气化工艺的碳排放;当K₂CO₃     

炭化/活化温度对碳酸钾活化玉米芯生物炭吸附苯的性能影响

生物炭作为一种新兴的碳质吸附剂，具有良好的VOCs控制功能。以玉米芯为原料，制备了一系列生物炭(BCx)和碳酸钾活化生物炭(KBC-x-y)(其中，x为炭化温度，y为活化温度)用于吸附苯。利用热重分析、氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)以及元素分析(EA)等方法获得了生物炭(质)样品的热解特性、比表面积、孔容孔径、表面形态及原子占比等，通过吸附实验考察炭化温度/活化温度对生物炭吸附苯的影响。结果表明：碳酸钾活化后的生物炭比表面积最高可达576.76 m²/g，孔容积为0.325 m³/g，对苯的最大吸附量达到82.51 mg/g(较未活化生物炭提升2.9倍)；炭化温度与吸附能力呈现正态分布的趋势，吸附能力随着炭化温度的升高而增强，但过高的炭化温度(> 800℃)会导致气孔堵塞、数量减少，比表面积降低，吸附能力下降；低温/高温炭化下，生物炭吸附能力随活化温度变化呈现出相同趋势；高温炭化后(800℃)，最佳活化温度为400℃(KBC-800-400)，活化温度太高会导致微孔孔壁破碎以及挥发物的烧结效应，从而降低吸附能力，较低的活化温度未能使...     

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%。     

用磷酸活化褐煤制备活性炭

用磷酸浸渍一步炭活化法对云南先锋褐煤制活性炭进行了研究，结果表明，磷酸加热浸渍对褐煤有较强的活化能力，在浸渍磷酸水溶液中添加硫酸能使产品活性炭的碘吸附值增加45％，但也会使碳损失增加5％～8％。用浓度为40％～60％的磷酸和9％褐煤质量的硫酸添加剂溶液，在80℃浸渍14h，400～430℃炭活化2min即可使褐煤完全活化，得到的活性炭碘吸附值大于800mg／g，产率高于45％。     

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。     

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%。     

添加Fe3O4对煤基活性炭孔结构的影响

选用太西无烟煤为原料,以Fe3O4为添加剂制备出煤基活性炭,利用N2吸附等温线、碘值、亚甲基蓝值、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.结果表明:添加质量分数6%的Fe3O4,煤基活性炭具有较大的比表面积,其值为993.5 ㎡/g,与未添加Fe3O4的活性炭比较,碘值提高了4%,亚甲基蓝值提高了42%;添加Fe3O4使活性炭的石墨微晶形成乱层结构,促进了微孔和中孔的发育;由于炭化过程中部分Fe3O4转化为α-Fe,因其在活化过程中起到催化作用,因此提高了活性炭中孔的数量.     

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。     

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 ℃)。     

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。     

水煤浆气化细渣及浮选精矿与煤掺烧性能的研究

水煤浆气化细渣含水量高、挥发分含量极低、着火燃烧特性差，难以直接作为燃料燃烧，通过浮选对其进行灰碳分离，可以得到含碳量较高的浮选精矿。通过对德士古煤气化炉气化细渣及其浮选精矿进行扫描电镜和X射线衍射仪的表征发现，浮选精矿中游离球状灰渣颗粒较气化细渣显著减少，部分灰颗粒附着在多孔不规则碳的孔隙中。与气化细渣相比，浮选后的精矿平均粒径减小，比表面积增大，固定碳含量从41.61%提高至61.88%,灰分由52.06%降低至27.86%,发热量从15.24 MJ/kg升高至22.43 MJ/kg。利用热重分析仪对气化细渣及其浮选精矿分别与煤掺混的燃烧特性进行研究。结果表明，气化细渣和浮选精矿的着火和燃尽特性较差，按照低比例添加(10%～30%)到煤中，可以有效改善其着火稳定性和燃烧性能；随着掺混比例的增加，DTG曲线出现分峰现象，且整体燃烧特性变差；采用Coast-Redfern积分法分析了不同掺混比例样品的燃烧反应动力学特性，结果表明低温段活化能小于高温段活化能，混合样品在低温段的活化能始终小于浮选精矿或气化细渣，浮选精矿或气化细渣的添加比例超过50%时使混合样高温段活化能急剧增加。同时，对...