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利用煤焦油制備活性炭的應用

作者:柱狀活性炭 日期:2018-08-09 10:56:57 人氣:

利用煤焦油制備活性炭的應用

澳门百家必胜方法煤焦油渣是煤焦油工業生產過程中大量產生的,該類廢渣在我國分布很廣,目前常見的利用方法是將其作為煉焦油配煤原料,但利用率僅為產生量的30%左右,絕大部分煤焦油渣仍被當做廢物丟棄,對環境具有很大的危害性,主要表現在占地面積大、堆場投資大、運營費高,棄置堆積時還會放出含硫化物污染環境。

煤焦油渣具有天然多孔性結構、比表面積較大的特點,且含有大量未燃盡的碳,有作為吸附材料使用的可能性。國內對煤焦油渣進行資源化的開發利用研究還處于初級階段,將煤焦油渣開發成吸附材料的研究國內成果更少。

煤焦油渣

由于煤基具有高碳含量和低價格的優勢,是制備活性炭材料的重要原料,早在1785年,Loi-wtz就研究了木炭材料的脫色作用。1900年,德國學者Ostrejko首次發表了用ZnCl2處理煤制備活性炭的專利。近年來,國內學者研究用含碳煤基材料制備活性炭和活性炭復合物。煉油廠的副產物石油焦資源豐富,價格低廉,且碳含量高,灰分、揮發份低,是生產中高檔炭的優質原料。因此,若能利用煤焦油渣中的寶貴碳資源,制備低成本吸附材料,同時也能消除堆渣帶來的環境污染問題,實現社會、環境、經濟多方效益。

本文以陜西榆林地區的煤焦油渣為原料,充分利用現代材料分析測試手段,對煤焦油渣的組成成分和吸附性能進行了初步研究。

澳门百家必胜方法本文研究的煤焦油渣樣品采自陜西榆林地區,進行了元素組成以及XRF、XRD、TG/DSC的分析。結果表明,該煤焦油渣碳含量較高(55.5%-80.18%),Fe化合物含量也較高,占總質量的8.02%-9.40%,有利于活化過程比表面積及孔徑的提高,其中劣質渣中的Si絕對含量(15.07%)高于優質渣(1.00%),主要以玻璃硅或是活性硅等形式存在,Si含量高,炭活化時提供C-基裂解鍵,有利于活化時比表面積及孔徑的提高。此外,廢渣含有少量的重金屬以及微量元素,如Ni、Cr的質量分數分別為0.7%-0.8%、1.13%-1.35%,其含量較少,不會產生二次污染,符合制備吸附材料的要求。在538.39-546.53℃區間時有明顯失重現象,表現為放熱峰,主要為炭化有機物熱解失重,失重率達88.99%,在881.23℃時有一個吸熱峰,同時也伴有緩慢的失重現象,主要為難分解有機物及CaCO3的熱分解失重,說明活化溫度控制在600-900℃為最佳的活化溫度區間。

柱狀活性炭

澳门百家必胜方法與分析純活性炭的碘吸附值855.30mg/g、亞甲基藍吸附值200.17mg/g相比,處理前的煤焦油渣的碘值、亞甲基藍的吸附值都較低。經過900℃、隔絕氧氣條件下炭活化樣品2h后煤焦油渣的吸附性能有了較大提高,其吸附碘值、亞甲基藍值可達分析純活性炭的70%左右。同時將活化后的煤焦油渣用于對生活廢水有機物以及重金屬吸附,其吸附去除效果分別為95.5%、80.4%。說明煤焦油渣通過物理活化后用于生活廢水、工業廢水的處理可實現成本低效率高的收益。突出環境友好型,資源節約型理念。

通過預炭化處理改變煤焦油渣的微晶結構和表面性質,由SEM分析圖可以看出:溫度較低時出現的多為大中孔,溫度較高時出現了大量微孔,在較高的預炭化溫度下,隨著預炭化溫度的升高,煤焦油渣中氫和氧的含量銳減,表面官能團含量也減少,微晶結構變得更加穩定,導致活化困難,活性炭比表面積減少、孔徑分布發生變化,中孔含量相對增大。而較低溫度下對石油焦熱處理對所制得活性炭的比表面積影響很小,但使原料中石墨微晶增大,相應的活性炭的孔徑也增大了。說明石油焦的表面官能團如C-O-C、C-O-以及-CH3、=CH2和-CH2CH3等烴基基團在化學活化過程中起著十分重要的作用,且石油焦內部微晶結構對活化過程中孔的大小有影響。

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