煤种和活化程度对蜂窝活性炭孔隙结构和机械强度的影响

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1、２０１０年第３１卷第３期中北大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３２０１０（总第１３１期）﹢﹨﹪﹫﹦﹫﹨﹤﹪﹫﹢（﹢﹢﹤﹫﹦﹤﹦﹦﹥﹫﹫）（ＳｕｍＮｏ．１３１）文章编号：１６７３３１９３（２０１０）０３０２５９０６煤种和活化程度对蜂窝活性炭孔隙结构和机械强度的影响柳来栓１，黄张根２，张晓航２，吴秉衡１（１．中北大学化工与环境学院，山西太原０３０

2、０５１；２．中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室，山西太原０３０００１）摘要：以煤与有机添加剂的混合物为原料，经过挤出成型、炭化、水蒸气活化得到蜂窝状活性炭．采用扫描电镜、氮吸附和压力试验等测试手段对得到的蜂窝半焦和蜂窝活性炭进行了分析表征．结果显示，煤种和活化程度显著影响蜂窝状活性炭孔结构和机械强度，以大同烟煤为原料制备的蜂窝状活性炭具有高的比表面积和机械强度．而神府长焰煤得到的蜂窝活性炭中孔和大孔容积高，机械强度低．关键词：活性炭；蜂窝；煤；孔隙结构；机械强度中图分类号：ＴＱ４２４．１＋１文献标识码：Ａ┄：１０．３９６９

3、燉ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３３１９３．２０１０．０３．０１１﹫┃━┊┃┄﹤┄━┃─┃﹢┉┋┉┄┃┄┃┄┇┄┈┉┎┃┃━┉┇┃┉┄﹢┉┋┉﹤┇┄┃﹪┄┃┎┄│┈１２２１ＬＩＵＬａｉｓｈｕａｎ，ＨＵＡＮＧＺｈａｎｇｇｅｎ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｈａｎｇ，ＷＵＢｉｎｇｈｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫ

4、ｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００１，Ｃｈｉｎａ）﹢┈┉┇┉：Ｎｏｖｅｌａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓ（ＡＣＨｓ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｂｕｌｋｅｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆａｍｉｘｔｕｒｅｏｆｃｏａｌａｎｄｏｔｈｅｒｏｒｇａｎｉｃａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｃｔｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ＴｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｃｈａｒｓａｎｄＡＣＨｓｗｅｒ

5、ｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｎ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏａｌｒａｎｋａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆａｃｔｉｖａｔｉｏｎｈａｓａｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｏｎｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＡＣＨｓ．ＤａｔｏｎｇｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓｃｏａｌｔｅｎｄｓｔｏｆｏｒｍＡＣＨｓｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａ

6、ｃｅａｒｅａ，ｗｈｅｒｅａｓＳｈｅｎｆｕｓｕｂｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓｃｏａｌｔｏｆｏｒｍＡＣＨｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｖｏｌｕｍｅｓｏｆｍｅｓｏａｎｄｍａｃｒｏｐｏｒｅｓａｎｄｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ．┎┌┄┇┈：ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ；ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ；ｃｏａｌ；ｐｏｒｏｓｉｔｙ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ０引言蜂窝活性炭是指具有许多狭长、直的（或者弯曲的）平行通道的新型的整体结构活性炭．蜂窝状活性收稿日期：２００９１２１０基金项目：山西省自然科学基金资助项目（２００９０１１０１１４）

7、；煤转化国家重点实验室开放基金资助项目（０９３０９）作者简介：柳来栓（１９６８），男，副教授，博士．主要从事多孔炭材料研究．２６０中北大学学报（自然科学版）２０１０年第３期炭整合了活性炭的优点（耐酸碱、比表面积高、孔结构可控等）以及蜂窝型的特点（压降低、几何表面积高、扩散距离短等）．它们在吸附、分离和催化等领域有巨大的应用潜力［１２］．蜂窝活性炭的制备方法有涂载法和整体挤出法．涂载法一般是在蜂窝陶瓷上涂敷酚醛树脂、糠醇聚合物、沥青等含碳原料［３５］，然后经干燥、固化、炭化和活化等工序制得．这种方法得到的蜂窝活性炭保留了陶瓷蜂窝抗压强

8、度高的特点，但受陶瓷蜂窝空隙率的限制，炭的负载量低于２０ｗｔ％，适用作催化剂载体，而不适合用作吸附剂［３４］．整体挤出法是将含碳物质与有机（或者无机）粘合剂混合，得到塑性泥料，