兰炭制活性炭的实验研究

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陕北榆林煤炭资源十分丰富,全市煤炭资源探明储量为1680亿吨。近年来,低变质烟煤用于生产兰炭有了较迅速的发展。榆林兰炭具备了固定炭高、化学活性高、比电阻高、灰分低、铝低、硫低、磷低的“三高四低”独特优势。据统计,榆林及周边年产兰炭2000万吨。随着先进工艺技术的不断运用,特别是循环经济理念的融入渗透,在过去单纯以兰炭生产为主的模式上,兰炭产业逐步拓展下游产业链,其中兰炭活化制活性炭极具发展潜力。本文以多种陕北机制兰炭为原料,经过双氧水预氧化后,采用KOH活化法,在氮气流量为100mL/min、升温速度为5℃/min的管式气氛炉中高温活化后,再酸洗、水洗,制备出了以微孔和中孔为主,孔径主要分布在1.9nm~2.9nm和10.2nm~48.6nm,BET比表面为810.02m2/g,Langmuir比表面为1077.23m2/g,平均孔径为65.79,碘吸附值为1096.6mg/g的活性炭。通过探讨活化温度、活化时间、碱炭比、碱炭混合方式、兰炭种类、预氧化处理等对活性炭吸附性能的影响,确定最高比表面活性炭的制备工艺为:兴茂兰炭为原料,KOH干粉法活化,活化温度为800℃、活化时间为1h、碱炭比为5,制得的活性炭碘吸附值可达1096.6mg/g。最环保经济、较高比表面活性炭的制备工艺为:兴茂兰炭为原料,1/2饱和浓度的KOH水溶液活化法,活化温度为800℃、活化时间为1h、碱炭比为1,制得的活性炭的碘吸附值为860.2mg/g。兰炭经双氧水预氧化后,表面生成了一定量的—COOH。在活化过程中,表面活性官能团不断增加,最后制得表面富含醚键、羧基、羟基、羰基等活性官能团,富含芳环和烯键结构的活性炭。KOH干粉与炭的活化主要发生在800℃左右。KOH溶液对炭的活化是先水活化后KOH活化,且KOH对水活化有催化作用。由兰炭制活性炭是发展煤的多联产技术,充分利用煤炭资源的一条有利途径。
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