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%。     

生物质基活性炭对腐殖酸的吸附性能研究

对椰壳活性炭、煤质活性炭、木质活性炭进行了腐殖酸吸附性能的研究,通过对比不同活性炭材料对腐殖酸的吸附数据,评价不同材质活性炭吸附腐殖酸的性能,根据弗罗因德利希吸附等温式得出椰壳活性炭、煤质活性炭、木质活性炭吸附腐殖酸吸附容量k分别为0.872 8、0.842 8、0.517 3(mg/g)/(mg/L)1/n,吸附强度1/n分别为0.904 4、0.979和0.996 1。结果表明,椰壳活性炭的吸附容量大,更容易吸附。     

脱H_2S用活性炭的制备及样品性能研究

分别以5种大同弱粘煤为主煤,以山东气肥煤为配煤,添加粘结剂,柱状成型制备活性炭样品,并对样品的水分、强度、装填密度、pH值、水容量和饱和硫容量等指标进行检测。结果表明,本实验可制备出各项指标均满足GB/T 7701.1-2008中脱硫用煤质颗粒活性炭技术指标要求的样品,其中,CDGb2#和HDa1#2个样品的饱和硫容量分别达到950 mg/g和1 000 mg/g,具有较强的脱除H_2S性能。     

固定化活性炭吸附铀(Ⅵ)试验

为探索海藻酸钠包埋法制备的固定化活性炭微球对铀(Ⅵ)的吸附效果,进行了固定化活性炭微球吸附铀(Ⅵ)试验。结果显示：在溶液初始pH=5.0、铀(Ⅵ)初始浓度为0.4 mg/L、固定化活性炭微球投加量为0.7 g/L时,反应6 h可以达到吸附平衡,此时铀(Ⅵ)吸附量为1.7 mg/g、吸附率为84.50%。对铀吸附机理的探讨表明,固定化活性炭微球对铀的吸附行为符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。     

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。     

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)。     

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 ℃)。     

磷酸活化兰炭粉末制备活性炭的研究

针对兰炭粉末可利用性低及大量堆放带来的污染问题,提出利用兰炭粉末为原料,H3PO4为活化剂,采用化学试剂浸渍预处理,进一步气体活化的方式,单因素法分析不同活化条件对所制得活性炭收率、孔隙结构和碘吸附值的影响。采用ZXF-06/10型自动吸附仪测定所制备活性炭的N2吸附-脱附等温线和孔径分布,确定了H3PO4活化法制备活性炭的最佳工艺条件。试验结果表明:浸渍比和活化温度分别对活性炭的碘吸附值及收率影响显著,当浸渍比为5∶1、H3PO4质量分数40%、活化温度400℃、活化时间40 min时,产品活性炭的碘吸附值最高可达894.13 mg/g,比表面积为926.4 m2/g,总孔容为0.54 m L/g。     

碳沉积时间对煤层气提纯用碳分子筛性能的影响研究

通过制备合适孔径的碳分子筛可实现甲烷与氮的有效分离,借助变压吸附分离工艺提浓再利用将会使我国的煤层气资源利用率大幅提高。采用气相碳沉积法,以煤基活性炭为前驱体、甲苯为沉积剂,调节活性炭孔径制备不同性能的碳分子筛吸附剂,并考察碳沉积时间对制备的碳分子筛样品CH_4/N_2吸附分离性能以及孔结构的影响。结果表明:通过调整碳沉降时间,可改变CH_4、N_2在碳分子筛上的吸附量和分离选择性。饱和吸附容量和平衡分离系数均随着碳沉积时间的延长呈先增加后减小的趋势,在碳沉积时间50 min时饱和吸附量达到最大,CH_4最大吸附容量达到1.41 mmol/g;在碳沉积时间70 min时,CH_4/N_2平衡分离系数达到4.74,碳沉积时间70 min性能最优;氮气吸脱附等温线表明碳沉积时间50 min～70 min时,可实现孔口的有效堆积并在缩小孔径的同时形成微孔炭材料。     

活性炭/地质聚合物复合微球吸附剂的制备及其对刚果红和结晶紫的吸附研究

以活性炭和偏高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为激发剂, 采用悬浮固化法制备了活性炭/地质聚合物复合微球(GMC)吸附剂, 通过X射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见分光光度计研究了其微观结构以及对刚果红(CR)和结晶紫(CV)的吸附性能。结果表明, GMC的吸附性能随活性炭添加量增加而提高, 活性炭添加量为30%时, 其对CR和CV的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型, 理论最大吸附量分别为61.88 mg/g和104.06 mg/g, 循环再生使用5次后对CR和CV的去除率依然可达71.73%和75.65%。