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1、不同变质程度的煤制活性炭孔隙结构分析李书荣,张文辉,王岭,单晓梅(煤炭科学研究总院北京煤化工分院,北京100013)摘要:在Autosorb-1C全自动物理化学吸附仪上使用N2和CO2对宁夏太西、山西大同和内蒙古准格尔3种不同变质程度的煤为原料制备的活性炭进行孔隙结构分析,用BET方程处理N2等温吸附数据,计算比表面积;用DFT法处理CO2等温吸附数据,进行微孔分析;用BJH法计算中孔孔径分布。从得出的结果可以看出,随着原料煤变质程度的加深,所制备的活性炭微孔和比表面积增大,超微孔、中孔体积变小,平均孔径变窄。分析结果表明,原料煤的性质是影响活性炭孔隙结构的主要因素。关键词:
2、煤制活性炭;孔隙结构中图分类号:TQ4241文献标识码:A文章编号:10066772(2004)01004303活性炭是一种多孔性含碳吸附剂,它具有巨大原料制备的3种活性炭进行孔隙结构分析,探讨不的比表面积、发达的孔隙结构和较强的吸附能力,同变质程度的煤制活性炭孔隙结构的特点。被广泛应用于工业、农业、医药、环保和国防等领1实验部分域。随着中国经济的高速发展,中国活性炭的产量和消费量逐年增加,据不完全统计,2000年中国11样品制备活性炭总产量超过15万t。由于煤基活性炭生产原采用传统的水蒸气物理活化法,用煤焦油做粘料来源广泛,产品价格低廉和吸附性能优良,因
3、此结剂,炭化和活化实验在外热式炭化、活化回转炉成为中国目前产量最大、发展最快的活性炭产品,中进行,炭化温度600,活化温度850。约占中国活性炭总产量的70%,而且随着中国环12测试仪器境保护力度的不断加强,中国煤基活性炭的生产和使用美国康塔公司生产的Autosorb-1C全自需求仍会高速增长。动气体吸附仪进行测试。测试前样品均经过中国目前用于生产煤基活性炭的原料煤主要是250,5h以上的真空脱气处理。无烟煤、弱粘煤和一部分低阶长焰煤、褐煤。这几13测试方法种煤制备的活性炭在吸附性能上各具特色。无烟煤N2吸附法:在液氮温度下(-195),用高制备的活性炭以其低
4、灰、微孔发达、吸附性能高而纯N2做吸附质,测定样品的吸、脱附等温线,用闻名于世;弱粘煤制备的活性炭具有成本低、工艺BET方程计算比表面积,BJH法进行孔径分布分简单、孔隙范围宽等优点;近年来新开发的用低阶析。N2的分子截面积为162。长焰煤、褐煤制备的活性炭则具有孔容积大、中孔CO2吸附法:在0,用高纯CO2做吸附质,发达等特点,在吸附大分子化合物方面具有独特优测定样品的吸附等温线,用DFT法进行孔径分布势。本文选取宁夏太西无烟煤(TX),山西大同分析。CO2的分子截面积为210。0时CO2的(DT)弱粘煤以及内蒙古准格尔(ZGR)长焰煤为饱和蒸汽压为26410mmHg。
5、收稿日期:2003-08-25作者简介:李书荣(1953-),女,吉林梅河口人,高级工程师,现从事煤质活性炭的研制和分析检测工作。不同变质程度的煤制活性炭孔隙结构分析432结果与讨论213种煤制活性炭原料煤工业分析与元素分析3种煤制活性炭原料煤的工业分析与元素分析见表1。表13种煤制活性炭原料煤的工业分析和元素分析%原料煤MadAadVadStadCadHadNadZGR63622632730157708464107DT30423429150378541492087图23种煤制活性炭的BJH孔径分布TX13136685301390393
6、74074炭具有此范围的孔。而当孔径大于40以上时,只有准格尔炭有峰值出现,说明准格尔炭生成相当从表1给出的数据可以看出,从准格尔煤到太宽范围的中孔。从3种煤制活性炭的孔径分布曲线西煤,挥发分逐渐降低,碳含量逐渐升高,说明煤可以看出,所用原料煤的不同导致生产出的活性炭的变质程度在逐渐加深。具有不同的孔隙结构,而不同的孔隙结构又将直接223种煤制活性炭的N2吸、脱附等温线及孔径影响吸附性能。分布233种煤制活性炭CO2吸附等温线及孔径分布图1给出了用N2测量的3种煤制活性炭的吸、从上面给出的孔径分布图不难发现,用BJH脱附等温线,相对压力范围从005~099。
7、从图1法评价N2脱附等温线所给出的孔径分布范围是可以看出,3种炭的吸附等温线在相对压力较低的15以上的孔,而对于像活性炭这样的多孔炭质材部分都呈上升趋势,升幅最高的是太西煤制活性料来说,通常包含从超微孔(孔径小于7)、微炭,表明太西煤制活性炭的微孔很发达。随着相对孔、中孔到大孔这样的宽范围的孔隙结构。如果仅压力的逐渐增加,太西炭和大同炭的吸附等温线趋用低温氮气测量活性炭的全部孔隙结构的话,由于于平缓,说明两者的吸附能力已经饱和。
