配煤制备高比表面煤基活性炭的研究_邵景景.pdf

中文摘要 高比表面积活性炭由于具有发达的微孔结构和大的吸附容量，被广泛用于燃 料气储存、气体分离、超级电容器、催化反应等方面。黑龙江省作为煤炭大省， 其丰富的煤炭资源为活性炭产业的发展提供了有利的条件。 本研究以黑龙江三种不同煤种七台河煤、依兰煤和鸡西煤为原料，运用正交 实验方法，采用 KOH 化学活化法在氮气保护下制备高比表面积活性炭，以所得活 性炭的碘吸附值为考察指标，比较三种煤制备活性炭的优劣并确定最佳工艺条件。 结果表明：经酸洗脱灰的七台河煤，活化温度 850℃，炭活化时间 120 min，碱炭 -1 比 5/1 为最佳实验条件。在此条件下所得活性炭的碘吸附值已达 1946 mg·g ，比 2 -1 表面达到 1721 m ·g 。 将七台河煤与依兰煤进行配煤实验研究，结果表明：七台河煤与依兰煤配比 1/1，碱炭比 6/1，活化温度 850℃，炭活化时间 120 min 时活性炭的吸附性能最佳。 其主要影响因素依次为原料煤配比、碱炭比、活化温度和炭活化时间。在此条件 -1 2 -1 下所得活性炭的碘吸附值可达 1973 mg·g ，比表面达 1735 m ·g 。 以KOH 为活化剂，配煤活化反应速率在 800~950℃范围内，对烧失率B 为一 -1 ，指前因子为 级反应，由阿仑尼乌斯公式可求出反应活化能为 101.4032 kJ·mol 4 3.1382×10 。配煤制活性炭对苯酚吸附符合Freundlich 吸附等温模型，其对苯酚的 吸附量随温度的升高而下降，吸附热力学参数△H 为-9.6108 kJ·mol-1 ，△S 为 -20.0541 J·mol-1·K-1 ，△G 均为负值；其对苯酚的吸附符合二级吸附动力学模型， 吸附速率常数 k -2 -1 -1 2 为 1.9515×10 g·mg ·min 。 关键词：高比表面活性炭；炭活化反应；配煤 Abstract HSAAC(high surface area activated carbon) is widely used in fuel gas storage, gas separation, catalysis and various chemical processes, because of having more micro-porous and high absorption capacity. As a major coal province of Heilongjiang, rich coal resources for the development of activated carbon industry has provided favorable conditions. In this disquisition, HSAAC were prepared by KOH activation and N protection 2 with orthogonal design from three typical coals of Heilongjiang which