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1、煤质技术全国中文核心期刊矿业类核心期刊CAJ-CD规范执行优秀期刊高比表面积煤基活性炭的制备及其吸附性能的研究邢宝林,张传祥,潘兰英,陈明超,刘浩然(河南理工大学材料学院,河南焦作454003)摘要:以太西无烟煤为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备高比表面积煤基活性炭,着重考察了碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明:当碱炭2比为4、活化温度为800!、活化时间为1h时,可以制得比表面积达3215m/g,碘吸附值达2884mg/g,亚甲蓝吸附值达548mg/g的高比表面积煤基活性炭。关键词
2、:高比表面积;煤基活性炭;吸附性能中图分类号:TQ4241文献标识码:A文章编号:10066772(2008)010085-04活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面响,为高比表面积煤基活性炭的制备及应用提供理积的碳质吸附材料,它具有吸附性强、化学稳定性论基础和实验依据。好、力学强度高,且可方便再生等特点,被广泛的应1实验部分用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域,其需求量随着社会的发展和人民生活水平提11实验原料及药品高,呈逐年上升的趋势,尤其是近年来随着环境保护原料煤:宁夏太西
3、无烟煤,其工业分析结果见表要求的日益提高,使得国内外活性炭的需求量越来1所示,煤样使用前烘干并破碎,取粒度为02~越大。但普通活性炭的比表面积一般为800~01mm备用。21000m/g,吸附容量有限,因而比表面积达2000~24000m/g的高比表面积活性炭应运而生,成为近年来多孔炭材料研究和开发的热点。高比表面积活性炭具有比表面积大、化学稳定性好、吸附容量大等优点,除了可替代普通活性炭更有效地应用于传统[1~2]12高比表面积煤基活性炭的制备领域外,还广泛用作双电层电容器的电极材料、[3][4][5]将无烟煤与活
4、化剂按一定的比例混合,加少量催化剂载体、气体分离和天然气储存材料去离子水搅拌均匀,放置于镍制反应釜中,在高纯等。N2气氛保护下,以5!/min的升温速率升温至以煤为原料来制备高比表面积活性炭不仅可以400!,在400!下低温脱水1h,继续升温至750~克服原料的限制,而且可以降低成本,提高产品的性900!后,活化一定时间,自然冷却,收集活化料用能。鉴于此,实验以太西无烟煤为原料,采用KOH3mol/L的盐酸浸泡24h,然后去离子水洗至中性,活化法来制备高比表面积活性炭,并初步探讨了活150!下干燥2h后备用,其具体工艺流程如
5、图1所化剂KOH与无烟煤的质量比(下称碱炭比)、活化示。温度、活化时间等工艺参数对活性炭吸附性能的影收稿日期:2007-07-26作者简介:邢宝林(1982-),男,湖北黄冈人,硕士研究生,主要从事炭材料方面的研究。高比表面积煤基活性炭的制备及其吸附性能的研究85煤质技术点上的碳原子基本上已消耗完,过量的KOH参与反应时,消耗的主要是孔隙周围作为骨架的碳原子而引起活性炭的过度烧蚀,甚至造成部分炭骨架塌[7]图1高比表面积煤基活性炭的制备工艺流程陷,导致活性炭的比表面积下降,因此活性炭对碘和亚甲蓝的吸附量有所减小。
6、13活性炭的吸附性能的测定分别按照GB/T77027-1997煤质颗粒活性炭碘吸附值的测定和GB/T77026-1997煤质颗粒活性炭亚甲蓝吸附值的测定测定活性炭的碘吸附值和亚甲蓝吸附值,并以此来评价活性炭的吸附性能。14活性炭比表面积及孔结构的表征样品的比表面积及孔结构采用美国麦克公司(Micrometrics)生产的ASAP2020型吸附仪测定,以图2碱炭比对活性炭吸附性能的影响高纯N2为吸附质,采用容量法在77K下测定试样22活化温度对活性炭吸附性能的影响的吸附等温线,据此计算活性炭的BET比表面
7、积、孔容积及孔径分布。在固定碱炭比为4,活化时间为1h的工艺条件下,考察了活化温度对活性炭吸附性能的影响,结果2结果与讨论见表3。21碱炭比对活性炭吸附性能的影响在固定活化温度为800!,活化时间为1h的工艺条件下,考察了碱炭比对活性炭吸附性能的影响,结果见表2。由图3可以看出随着活化温度的升高,活性炭的碘吸附值与亚甲蓝吸附值随之增大,在活化温度为800!时,碘吸附值与亚甲蓝吸附值达到最大,此后随着活化温度的进一步升高,碘吸附值与亚甲蓝吸附值缓慢减小。其原因在于,随着活化温度的升由图2可知,随着碱炭比的增大,活性炭的碘
8、吸高,活化过程中产生的钾原子在煤中的扩散速度加附值和亚甲蓝吸附值亦随之显著增大,在碱炭比为快,与碳的反应速度加剧,消耗的碳原子增加,形成4时,碘吸附值和亚甲蓝吸附值分别达到最大值的孔隙数目增多,活性炭的比表面积随之增大,因此(2884mg/g和548mg/g),但当碱炭比大于4后,活对碘和
