泥炭基活性炭水蒸气活化过程孔结构演化的碳烧失特征 |
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引用本文: | 邓锋,解强,杨敏建,万超然,刘德钱,梁鼎成.泥炭基活性炭水蒸气活化过程孔结构演化的碳烧失特征[J].煤炭学报,2020,45(8). |
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作者姓名: | 邓锋 解强 杨敏建 万超然 刘德钱 梁鼎成 |
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作者单位: | 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;贵州工程应用技术学院贵州省煤化工工程协同创新中心,贵州毕节551700;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;贵州工程应用技术学院贵州省煤化工工程协同创新中心,贵州毕节551700 |
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基金项目: | 贵州省教育厅青年科技人才成长资助项目 |
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摘 要: | 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。
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关 键 词: | 泥炭 活性炭 碳结构 孔结构 碳烧失特征 |
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