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%。     

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。     

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。     

煤气化渣浮选精炭理化特性研究

煤气化灰渣高效环保资源化利用是目前煤化工固废领域研究的热点，即对气化渣增值化和规模化消纳技术开发的需求极为迫切，但对残碳高值利用等暂无大规模资源化的处置方案。采用N₂吸-脱附、扫描电镜(SEM)、碘吸附等手段对浮选精炭的孔径分布和吸附性能进行分析表征，依据GB/T 7702.7—2008和GB/T 7702.6—2008进行精炭的碘值和亚甲蓝值检测及不同分子水平的吸附性能表征，采用物理活化和化学碱活考察浮选精炭制活性炭过程的活化反应性能。结果表明：气化渣浮选精炭具有低挥发分、低硫、低H/C原子比和低活化反应性能的特点，煤质特征与变质程度最高的1号无烟煤接近，灰成分中Si-Al酸性氧化物含量接近70%。气化渣浮选精炭的分子结构致密，碱性物质的存在有利于促进活性炭制备的活化反应。浮选精炭初具一定的比表面积，孔结构为介孔尺度，具有一定的大分子液体吸附性能，碘值和亚甲蓝值未达到工业水处理用活性炭技术指标，需对其进行进一步活化处理。浮选精炭经过气化炉的高温历炼后活化反应性能大幅降低，可适量添加低变质煤和适宜的黏结剂混合成型，辅以高活性助剂并通过活化工艺参数调整和添加高活性助...     

活性炭微结构与吸附、解吸CO2的关系

采用6种不同活性炭,在常压动态吸附装置中研究0,15,25和38 ℃时活性炭对CO2的吸附及解吸性能。通过CO2和N2的吸附等温线表征活性炭的孔隙结构,用红外光谱和Boehm滴定法表征活性炭的表面化学性质。结果表明：微孔孔容的大小是决定活性炭对CO2吸附性能好坏的关键因素,其中0.5～1.0 nm的微孔对CO2吸附能力的影响较大,同时2.0～4.5 nm的中孔也对CO2吸附有积极的贡献,温度升高使活性炭的吸附和解吸速率都加快,活性炭表面官能团中羧基和羟基对CO2的吸附有明显的促进作用,而羰基不利于解吸。     

活性炭的表面化学与表面改性

活性炭表面性质对其吸附性能有十分重要的影响。本文在讨论活性炭表面化学及表征方法、活性炭表面官能团种类和数量对活性炭吸附性能和应用影响的基础上,对活性炭表面改性的手段与途径进行了综述性评价。     

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。     

高品质低阶煤基活性炭的制备与表征

以国内外8种低阶煤为原料,在相同工艺条件下采用KOH活化法制备低阶煤基活性炭,利用低温N-2吸附、傅里叶红外光谱（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）等对活性炭的孔结构及表面化学性质进行表征,考察原料煤的物理化学特性对低阶煤基活性炭孔结构的影响及其表面化学性质。结果表明：在碱炭质量比为3∶1、活化温度为650 ℃、活化时间为0.5 h、升温速率为10 ℃/min、保护气流量为200 mL/min的条件下,可制备出比表面积为1 694～2 956 m 2/g、总孔容为0.909～1.949 cm 3/g、中孔率为37.3%～71.1%的高品质低阶煤基活性炭;低阶煤自身固有的物理化学特性对活性炭的孔结构具有重要影响,原料煤原生孔隙丰富、挥发分高有利于活性炭中孔的发育;煤中无机矿物成分不仅会削弱活化反应的剧烈程度,而且会降低活性炭的质量及性能;低阶煤基活性炭表面含有丰富的含氧官能团,其中以羰基及酚羟基（或醚类）为主,其次为内酯基和羧基。     

硝酸铜改性超级电容器用煤基活性炭电极材料的电化学性能

以印尼褐煤为原料、KOH活化法制备的煤基活性炭,采用硝酸铜溶液浸渍-高温热解法对其进行改性处理,低温N 2 吸附法对改性前后活性炭的孔结构进行表征,SEM和XRD对改性前后活性炭的表面形态和微晶结构进行表征,并测定KOH对活性炭的润湿性及活性炭电极的恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学性能。结果表明：硝酸铜改性可能使部分孔隙（尤其是微孔堵塞）的比表面积和孔容积降低,但中孔率有所提高;硝酸铜改性可以提高KOH溶液对活性炭的润湿性,在活性炭表面负载氧化铜,提高活性炭对电解液的吸附能力,并产生赝电容效应,提高活性炭的电化学性能。在试验条件下改性硝酸铜溶液的最佳浓度为2%,其电容器的质量比电容可达322 F/g,并使交流阻抗等电化学性能得到改善。     

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.     

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。     

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.     

活性炭改性及其对CO2/CH4吸附性能的研究

以活性炭为基础吸附剂,考察不同类型活性炭的吸附性能以及酸碱改性及氧化性改性对活性炭CO2/CH4吸附性能的影响。CO2/CH4的吸附性能通过变压吸附装置所得的穿透曲线评价。结果表明：煤质活性炭对CO2/CH4的吸附分离效果最好;对于改性活性炭,质量分数为5%双氧水、5%氨水及5%盐酸改性对活性炭的吸附容量均具有较大的提高,其中双氧水及氨水改性活性炭的CO2/CH4分离因子也有明显的提高。     

几种不同起源活性炭吸附剂在海洋溢油污染中的吸附效果及相关机制探讨

文章探讨了几种不同起源活性炭对海洋溢油的吸附能力。结果表明,活性炭对溢油的吸附能力不仅与其比表面积和孔体积有关,还受到其孔尺寸的影响。其中,煤基活性炭(商业活性炭)和玉米秸秆基活性炭虽具有较高的比表面积和孔体积,但是由于其结构骨架以微孔为主,难以吸附长链烷烃、大尺寸环烷烃及芳烃等溢油的主要组成分子,因此其吸附能力(5.6g/g)远低于比表面积及孔体积并不显著的,但具有介孔结构和大孔结构的硅藻土基活性炭(32.7g/g)。     

超声波法活性炭再生研究

为了研究超声波再生活性炭时实验条件对再生效果的影响,用甲基橙模拟染料废水,将吸附饱和的活性炭进行超声波再生处理。通过改变超声波功率、再生液的pH值、超声处理时间和芬顿试剂浓度等影响因素,对不同再生条件下再生液的脱色率和碘值进行评价。实验结果表明,超声波再生活性炭时在超声波功率220W、再生液pH=1、超声处理时间120 s和芬顿试剂的浓度为6.0 mmol/L的条件下,再生效果最好。     

活性炭孔隙结构和表面化学性质对吸附氧化NO的影响

采用5种粉末活性炭,在间歇式流化床实验台上研究流态化活性炭低温吸附氧化NO的动力学过程。通过N2吸附、元素分析、Boehm滴定、pH测量表征活性炭的孔隙结构和表面化学性质。结果表明：由于活性炭的原料和活化方法不同,活性炭具有不同的孔隙结构和表面化学性质,呈现不同的吸附氧化NO的动力学过程;关联稳定阶段NO氧化成NO2的...     

煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响

为系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响,以印尼褐煤不同煤岩显微组分为前驱体,采用KOH活化法制备活性炭,并用作超级电容器电极材料。利用低温N2吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对活性炭的孔结构特征和表面官能团进行表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测定活性炭电极的电化学性能,系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,不同煤岩显微组分所制活性炭的孔结构存在显著差异,其中惰质组活性炭的孔隙结构最发达,比表面积及总孔容分别可达2 712 m2/g和1.339 cm3/g,中孔率(39.7%)最高,其次为镜质组,壳质组最低;改变煤岩显微组分,可以调控活性炭1.5~3.2 nm范围内的孔隙数量;煤岩显微组分活性炭电极在KOH电解液中均具有优异的电化学性能,比电容量最高可达400 F/g,其优异的电化学性能归因于活性炭发达的微孔结构、合理的中孔分布和丰富的含氧官能团。     

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 ℃)。