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1、第14卷 第3期 新 型 炭 材 料 Vol.14No.31999年 9月 NEWCARBONMATERIALSSep.1999文章编号 100728827(1999)0320058205稻壳制备活性炭的研究陈爱国(鞍山热能研究院,辽宁鞍山 114004)摘 要:随着环保问题的日趋重视,各行业对活性炭的需求逐年增加。稻壳是制备活性炭的良好材料,但它的灰分高,如果不对其进行降灰处理,难以制备高质量的活性炭。通过用NaOH除灰,制备活性炭实验,研究了NaOH溶液浓度、温度、浸渍时间对除灰效果的影响及灰
2、分对活性炭吸附性能的影响。经除灰后,当稻壳炭的灰分为37.31%、17.35%和5.63%时,制备的活性炭的碘值分别为749.0mgög,997.0mgög和1127.0mgög。关键词:稻壳;除灰;活性炭+中图分类号:TQ424.19文献标识码:A1 引言和各种活化条件对活性炭吸附性能的影响进行了研究。 活性炭是具有高吸附性能的炭材料,广泛用于液体和气体的净化、溶剂回收及作催2 试验化剂载体等。随着对环保问题的日趋重视,各2.1 原料行业对活性炭的需求逐年增加。常用生产活试验用稻壳在自然干燥后进行工业分性炭的各种原料有煤炭、木材、椰子壳、骨头、析,
3、其分析数据列于表1。从表1可以看到,果壳、焦炭、树脂等。这意味着任何碳含量较原料稻壳含有大量的挥发分(64.51%)且高且价格低廉的材料均可做为生产活性炭的灰分含量高(12.91%)。在自然状态下,它原料。稻壳是有一定碳含量的农业副产品,我3的视密度为0.1(göcm),为了制备粒状活性国拥有丰富的资源,但它的灰分含量过高,不炭,先用螺旋式挤压机(型号:FR2200,能力:经降灰处理,很难生产出高质量的活性炭。本2000kgöh)将稻壳挤压成外径55mm,内径工作通过用NaOH除去稻壳炭中的灰分,然15mm、长约500mm的稻壳棒。其工业分析后进行制备
4、活性炭实验,对NaOH溶液浓结果见表1。度、温度、浸渍时间对除灰效果的影响及灰分表1 稻壳和稻壳棒的工业分析结果Table1TheproximateanalysisofriceshellandriceshellbarProximateAnalysisWö%SamplesMoistureAshVolatileMatterFixedCarbonRiceshell7.8112.9164.5114.71Riceshellbar6.2512.7164.0017.04收稿日期:1999203209;修订日期:1999204215作者简介:陈爱国(19612),男,
5、江苏淮阴人,高级工程师,主要从事煤岩学研究及活性炭研究和开发。第3期陈爱国:稻壳制备活性炭的研究·59· 稻壳棒的TGA如图1所示。从图1可以条件下,所得稻壳炭的体积和重量与稻壳棒看出在200℃～400℃,挥发分大量析出,在相比,分别减少47.5%和64.5%,稻壳炭的325℃时,挥发分析出速率达到最大值,温度工业分析结果列于表3。达到600℃,挥发分析出速率大大降低。表3 稻壳炭的工业分析结果Table3TheproximateanalysisofthecharProximateanalysisWö%SamplesMoistureAshVolati
6、lematterFixedcarbonChar0.4537.312.6259.62 从表3可以看到,稻壳炭含有大量的灰分(37.31%)。通常在用水蒸汽制备活性炭(1)的工艺中存在下列反应:C+H2O=CO+H2$H=+117kJömol图1 稻壳棒的TGACO+H2O=CO2+H2Fig.1TGAofriceshellbarC+CO2=2CO$H=+159kJömol这就表明,在活化反应过程中,大量的碳2.2 炭化试验被消耗掉。在制备活性炭的工艺过程中,灰分炭化试验采用内径为70mm、长为1600基本不起任何有益的作用,炭化料的灰分几mm的电加热旋
7、转式炭化炉。炭化炉的旋转乎全部转入活性炭中,降低了活性炭的固定速度及倾斜角度均可调,本次试验的升温速碳含量,因而大大地降低了活性炭的吸附能度控制在4.5℃ömin,为了防止氧化,在炭化力。因此,为了制备高质量的活性炭,希望原的初期和后期,通入N2。在炭化温度为600℃料炭的灰分尽可能低。和700℃,炭化时间分别为0min,30min,602.3 除灰实验min,120min,所得稻壳炭收率分析结果列于稻壳炭的灰分组成如表4所示。表2。 从表4可看出稻壳炭的灰成分主要是表2 炭化实验结果SiO2(83.7%)。SiO2与NaOH的主要反应如Table2
8、Carbonizationtestresults下式:SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H
