低阶煤制备活性焦及其吸附性能研究

为解决煤化工废水处理难题,提高活性焦吸附性能,以5种典型低阶煤为原料,通过回转炉炭化和活化工序制备活性焦,研究活化温度、活化蒸气量和活化时间对活性焦吸附性能的影响,分析了不同活性焦对废水的吸附能力。结果表明:以褐煤为原料制备活性焦时,最佳活化温度为800℃,活化时间为3 h,活化蒸气量为1050 g;长焰煤最佳活化温度为850℃,活化时间为4 h,活化蒸气量为1200 g。在最佳条件下,褐煤活性焦的吸附值为36.32 mg/g,比长焰煤活性焦吸附值高10%。5种原煤制备的活性焦的比表面积与吸附值没有明显相关性。活性焦的孔容积越大,吸附值越高,造成不同活性焦吸附值差别的主要孔径为2~5 nm和5~20 nm。     

焦化污泥添加对活性焦结构和Pb2+吸附的影响及机制

将两种焦化污泥(S1和S2)分别配入无烟煤中,通过水蒸气活化制备高比表面积分级多孔活性焦,采用BET、Boehm滴定和SEM等手段探究污泥对活性焦结构和Pb 2+吸附性能的影响及其机制。结果表明:两种污泥的添加均对活性焦比表面积和表面碱性官能团具有明显的促进作用,污泥S2的添加对活性焦的比表面积和表面碱性官能团的提高更加明显;随着两种污泥添加量的增加,活性焦比表面积均呈先增加后减少的趋势,当污泥添加量为10%(质量分数,下同)时,比表面积最大,分别达到756 m 2/g和759 m 2/g;污泥添加量的增加还能促进活性焦表面碱性官能团的生成,当污泥添加量为20%时,表面碱性官能团分别达到1.10 mmol/g和1.38 mmol/g;此外,两种污泥均可提高活性焦对Pb 2+的吸附量,其中添加S2制备的活性焦吸附效果更好,活性焦对Pb 2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附量最大可达60.6 mg/g。     

沥青基活性碳纤维动态吸附甲苯的性能

以通用级沥青基碳纤维为原料,采用钴盐催化活化法,通过改变活化剂用量和活化时间制备出不同的活性碳纤维。研究了活性碳纤维的动态吸附甲苯以及再生性能。结果表明,活性碳纤维是一种优秀的甲苯吸附材料,其饱和吸附量受比表面积和孔径及其分布的影响。活性碳纤维对甲苯的动态吸附量达到1250 mg/g。20次吸脱附循环再生后,吸附量仍保持在900 mg/g。     

配煤及粒度对半焦基活性焦性能的影响

以陕北神府地区半焦为主要原料,配合当地烟煤制备了符合工业应用指标的活性焦,研究了烟煤配比及原料粒度对活性焦机械强度、吸附能力的影响。结果表明：神府半焦由于在干馏过程中在炭颗粒内部形成孔隙,理论上是制备活性焦的绝佳材料,但实际生产中却发现由于干馏过程中煤焦油、煤焦气的析出,半焦中具有粘结性的胶质体减少,使得相同条件下半焦基活性焦的强度下降,适当配入神府烟煤,可以显著提高活性焦产品的机械性能。在神府烟煤配比为30%、粒度为200目时,活性焦耐压强度达42 daN,碘吸附值为475mg/g,比表面积达到428.8 m²/g,满足工业应用要求。     

太西煤制备高强度活性焦试验研究

为制备高强度脱硫用活性焦,以太西无烟煤为主要原料,研究了原料煤配方、活化时间和水蒸汽流速等对制备活性焦产品性能的影响。结果表明:以无烟煤精煤为原料,活化温度为850℃,活化时间为15 min,水蒸汽流速为6.2 mL/min时,活性焦产品碘值最大为356 mg/g,强度最低为99.18%,符合理想活性焦产品碘值300~400 mg/g,强度大于99%的要求。太西无烟煤原煤与其他某煤种质量比为75∶25,活化温度为850℃,活化时间为15 min,水蒸汽流速为4 mL/min时,制备活性焦产品碘值为320 mg/g,强度为99.2%,活性焦的吸附性能和耐磨性能均最好。     

宝钢沥青焦制备超级活性炭的研究

宝钢沥青焦具有灰分低、碳含量较高的特点,以宝钢沥青焦为原料,采用KOH活化法制备超级活性炭,并对其吸附性能进行测定。结果表明,该活性炭吸附性能优异,当活性炭碱碳比为4∶1和5∶1,活化温度为800℃时,碘、亚甲蓝、苯吸附值分别达到2 340mg/g～2 480mg/g、445mg/g～455mg/g、1 430mg/g～1 440mg/g,BET比表面积可达2 890m2/g～3 150m2/g,主要性能指标达到日本Marxsorb活性炭水平。试验表明,在制备超级活性炭的过程中,碱碳比是重要的影响因素,其次是温度。     

提高炭素原料抗氧化性的研究

炭素原料在较高温度下与空气的反应性能对各种炭素制品的质量影响很大。本文研究了生产电极的主要原材料石油焦(骨料焦)和粘结剂焦(沥青所成的焦)与空气反应性能的差别以及成焦温度和多种添加剂对沥青所成焦的氧化活性的影响。实验结果表明:沥青所成焦的活性比石油焦的活性大30～50mg/cm~2·h;磷酸铵、硼酸、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、氟化铝是抑制剂,使沥青所成焦的氧化活性降低。与未加添加剂的粘剂焦相比,活性降低了15～30mg/cm~2·h;而氟化钠、氟化锂则是催化剂,使粘结剂的氧化活性增加;添加稀土元素则影响不大,还讨论了沥青的成焦温度对所成焦的各种性能的影响,认为成焦温度越高,粘结剂焦的强度越高,空气活性越小。     

高硫煤基活性炭的批量制备

在以高硫低阶煤为原料,采用硝酸钾预氧化后加KOH化学活化的工艺制备活性炭的小试研究基础上,进行了高硫煤基活性炭的批量反应器设计和批量制备实验.原料煤样批处理量1.5kg~2.5kg,在碱炭比为2.0∶1,活化温度850℃,活化时间2.0h的条件下,经酸洗后制备的活性炭苯酚吸附量达233.34mg/g,碘吸附量达1405.00mg/g.     

甲烷比高比表面积活性炭上吸附性能的研究

以中温沥青作为粘结剂,研究了石油焦基高比表面积活性炭的成型工艺对其甲烷吸附性能的影响。结果发现;随着粘结剂添加量的增大,成型活性炭对甲烷的质量吸附量逐渐减小,而体积吸附量差别不大。成型压力对成型活性炭的甲烷吸附性能没有明显影响;随着活化温度的提高和活化时间的延长,成型活性炭对甲烷的质量吸附量逐渐增多,而体积吸附量的变化不大;添加粘结剂沥青３８％,８００℃下炭化１．０ｈ后于８００℃下活化１．５ｈｒ所     

甲烷在高比表面积活性炭上吸附性能的研究

以中温沥青作为粘结剂,研究了石油焦基高比表面积活性炭的成型工艺对其甲烷吸附性能的影响。结果发现：随着粘结剂添加量的增大,成型活性炭对甲烷的质量吸附量逐渐减小,而体积吸附量差别不大;成型压力对成型活性炭的甲烷吸附性能没有明显影响;随着活化温度的提高和活化时间的延长,成型活性炭对甲烷的质量吸附量逐渐增多,而体积吸附量的变化不大;添加粘结剂沥青38％、88℃下炭化1．0hr后于88℃下活化1．5hr所得的高比表面积成型活性炭在299K、3．5MPa下对于甲烷的体积吸附量为170V／V,5．5MPa下的体积吸附量为237V／V。     

低阶煤制备高反应性、高强度冶金型焦

提出了一种高比例利用低阶煤制备冶金型焦的方法。将低阶煤、低阶煤热解制成的半焦、具有一定黏结能力的烟煤和煤沥青混合并搅拌均匀，使用线压力≥200kN/cm的大型高压制球机压成型煤。高压型煤在约1050℃高温干馏后成为冶金型焦。测试表明，冶金型焦的抗压强度在5000N以上，CRI为54%,CSR达到65%，可作为冶金焦炭使用。     

成型工艺条件对活性炭甲烷吸附性能的影响

以ＫＯＨ活化的粉状高比表面积活性炭为原料,羰酸甲基纤维素为粘结剂,制得了一系列高比表面积成型活性性炭,考察了成型压力、粘结剂添加比例及热处理等重要成型工艺条件对型炭甲烷吸附性能的影响。     

以煤沥青为粘结剂制备柱状活性炭的工艺参数优化

传统煤焦油基制备柱状活性炭粘结剂存在成本高、污染严重、质量不稳定等诸多问题,文章将煤沥青和膨化淀粉复配为新型粘结剂,以无烟煤为原料制备柱状活性炭。采取正交试验设计实验方案,研究活化温度、炭化温度、活化时间、炭化时间与水蒸气通量对柱状活性炭强度、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值以及收率的影响,并利用热重分析仪考察了粘结剂的热性能。结果表明:制备柱状活性炭的最佳工艺参数为:活化温度850℃,炭化温度600℃,活化时间300 min,炭化时间60 min,水蒸气通量0.2 mL/min,其碘吸附值达到1241.1 mg/g,亚甲基蓝吸附值高达159.5 mg/g,强度为75.2%,收率38.9%,说明新型粘结剂可制备出符合要求的净化用柱状活性炭。     

污泥基生物炭制备及其对活性黑5染料的吸附研究

以污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭是富有潜力的剩余污泥资源化途径。利用剩余污泥制备了生物炭，将其用于处理废水中的有机染料活性黑5,通过调整制备工艺参数，考察了粒径、反应温度和投加量对污泥基生物炭吸附性能的影响，并对其结构和形貌进行了研究，结果表明：原料污泥粒径、反应温度对污泥基生物炭吸附性能均有明显影响，最佳制备工艺条件为采用0.074 nm(200目)粒径污泥颗粒、反应温度450℃经马弗炉焚烧制取；污泥基生物炭投加量为7 g/L时，对50 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到79.66%,吸附量为5.7 mg/g,对100 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到68.76%,吸附量为9.8 mg/g。     

高硅灰酒糟基粉状活性炭成型及性能

以粉状白酒糟物理活化炭为原料,以羧甲基纤维素(CMC)、煤焦油和酒糟活性炭灰分碱处理溶出液为粘结剂,研究了高含Si灰生物质粉末活性炭的成型方法. 结果表明,单独以CMC和煤焦油作为粘结剂,在4.0 MPa成型压力下所制成型活性炭的侧压强度达120 N/cm,但其碘吸附能力低于400 mg/g. 利用酒糟基活性炭灰碱处理溶出液,仅添加少量CMC成型的活性炭达到相同侧压强度,吸附能力达600 mg/g以上,明显高于仅添加CMC或煤焦油成型的活性炭,以及原活性炭粉. 对成型活性炭进行了红外光谱、XRD及SEM表征,分析了其粘结机理.     

改性褐煤活性焦对模拟烟气中汞的脱除研究

为降低烟气脱汞成本,提高活性焦脱汞性能,以内蒙古锡林浩特褐煤为原料制备活性焦并进行化学改性,分析载硫、Na2S溶液和Zn Cl2溶液浸渍等改性方法对活性焦结构及性能的影响,研究改性方法、吸附温度、负载量和汞渗透量对活性焦脱汞性能的影响。结果表明,活性焦改性后,比表面积和孔容积有所降低,载Na2S、硫、Zn Cl2活性焦对汞的吸附量比原始活性焦分别提高了60%、113%和140%;吸附温度升高,化学反应变快,活性焦的初始脱汞效率由75.8%提高至95%以上,但穿透时间并不呈比例增加;当Zn Cl2负载量由5%提高至15%后,50%穿透率对应时间由75 min延长至120 min,活性焦对汞的吸附值由10.1μg/g增至17.5μg/g。随着汞渗透量的增加,活性焦脱汞效率有所提高,50%穿透率的对应时间由110 min缩短至95 min,最终总吸附值仅由14.4μg/g增至16.2μg/g。     

沥青基超交联聚合物的制备及其VOCs吸附性能

以沥青为原料,二氯甲烷(DCM)为溶剂和交联剂,无水三氯化铝为催化剂,通过改变交联剂用量制备出一系列沥青基超交联聚合物(HCPs)(HCP-1、HCP-2、HCP-3、HCP-4和HCP-5)。用FTIR、N₂吸附-脱附、SEM和TGA对HCPs进行了结构表征。结果表明,DCM与沥青成功交联,制得的HCPs的最高比表面积为467m²/g,孔道以介孔为主,HCPs热稳定性较高。静态吸附实验表明,HCPs对含芳环类、酯类、醇类挥发性有机物均有较好的吸附性能。其中,对邻二甲苯吸附量最高,为437.89 mg/g,对甲醇吸附量最小,为190.48 mg/g。由0.3091 g沥青和30 mL DCM制得的HCP-4对邻二甲苯进行4次循环吸附实验,其对邻二甲苯的吸附量为新鲜HCP-4吸附量的91.51%。     

氯化锌活化棉纤维制备成型活性炭工艺研究

以棉纤维为原料,采用氯化锌为活化剂,通过自粘结成型法制备成型活性炭,考察锌料比、活化温度和成型压强对活性炭性能的影响。结果表明,其最佳制备条件为:锌料比为1∶1.5,活化温度600℃和成型压强10 MPa。成型活性炭含有丰富的官能团,微观结构以微孔为主,比表面积为1 743 m²/g,平均孔径为2.17 nm,下落强度为59%,碘吸附值为1 838.8 mg/g,亚甲基蓝的吸附值为398 mg/g,达到了国家一级活性炭标准。     

煤沥青基多孔碳材料对苯酚吸附性能研究

煤沥青基多孔碳材料具有高度发达的比表面积和丰富可调的孔隙结构,且吸附速度快,已广泛应用于水处理、杀菌等环保相关领域。以陕北中低温煤沥青为原料,选用ZnCl₂为活化剂,通过化学与物理活化耦合的方法制备多孔碳材料。分别考察了苯酚溶液初始质量浓度、吸附温度、吸附时间等因素对苯酚吸附性能的影响。结果表明：苯酚溶液浓度为200 mg·L^-1、多孔碳的投加量为0.02 g时,最优吸附温度为45℃,吸附平衡时间为180 min,苯酚吸附量可达107 mg·g^-1。     

磷酸-水热耦合活化法制备的活性焦及吸附性能

将新疆淖毛湖提质长焰煤与废旧橡胶粉共热解所得半焦产物作为原料,采用磷酸-水热耦合活化法制备活性焦。以亚甲基蓝吸附值为指标,探究活化条件对活性焦吸附性能的影响,结果表明:在磷酸质量分数为48.73%、活化温度为448K、活化时间为9h的条件下制备的活性焦的亚甲基蓝吸附值最高,达154.21mg/g,比未活化时提高了6倍。FTIR测试结果表明,活性焦中含有大量羟基。SEM测试结果表明,活性焦的表面粗糙,具有大量孔结构。BET分析结果表明,活化焦的比表面积为410.71m~2/g,总孔容为0.538cm~3/g,中孔占比达55%以上。