高比表面积成型活性炭的制备及其性能研究

论文摘要

以商业高比表面积粉末活性炭为原料,分别选用粘结剂B1和粘结剂B2,采用粘结剂压型法,制备了成型活性炭。考察了成型过程工艺参数对产品强度、密度和碘值等性能的影响,采用扫描电镜、物理吸附等技术手段对产品的微观形貌和结构进行了分析表征；初步考察了其对挥发性有机苯蒸汽的吸附；以煤炭直接液化残渣为原料,制备了粉状活性炭,并以此为原料、B2为粘结剂,制备了成型活性炭；在此基础上,对比了两种不同粉状炭的成型特点,探讨了粘结剂和粉末活性炭的作用机理。主要结果如下：(1)以B1作粘结剂,商业高比表面积粉末活性炭为原料,通过模压成型、碳化处理,制得了成型活性炭。实验发现,粘结剂的用量对产物成形性影响很大,粘结剂用量过低时,无法获得成型坯件；当粘结剂用量为70%时,制得成型活性炭的比表面积为797 m2／g,约占粉末活性炭原样的30%,体密度为0.909g/cm3,侧压强度为342.8 N／cm。(2)以B2作粘结剂,商业高比表面积粉末活性炭为原料,经过混合、模压和热处理,制备了高强度高比表面积的成型活性炭。当胶炭比为1／7、热处理时间为30 min时,制备的成型活性炭比表面积和孔容分别为2244 m2／g(为粉末活性炭的85%)和1.29cm3／g,但其体密度较粉状炭增加了1.4倍,且其强度远高于市售成型炭A。苯吸附测试结果表明,该成型活性炭对苯的质量吸附量与粉末活性炭相当,但体积吸附量明显高于粉末活性炭。(3)以煤液化残渣为原料,制备了粉末活性炭,并以该粉末活性炭为原料,添加B2作粘结剂制备了成型活性炭。通过对两种不同粉状炭的成型特点和两种粘结剂溶液对粉末活性炭的作用过程考察发现,粉末活性炭和粘结剂之间有一定的选择匹配作用。在本实验中,以商业高比表面积粉末活性炭为原料,以B2作粘结剂制备的成型活性炭具备更好的综合性能(比表面积、体密度和强度)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 活性炭概述
• 1.1.1 活性炭发展历史
• 1.1.2 活性炭的分类
• 1.1.3 活性炭的应用及发展趋势
• 1.2 成型活性炭特点和应用
• 1.3 成型活性炭制备方法
• 1.3.1 以碳质前驱体为原料制备成型活性炭
• 1.3.2 以粉末活性炭为原料制备成型活性炭
• 1.4 成型活性炭性能的影响因素
• 1.4.1 粘结剂的影响
• 1.4.2 粉状活性炭表面化学性质的影响
• 1.4.3 添加剂的影响
• 1.4.4 成型工艺的影响
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 2 B1作粘结剂制备成型活性炭
• 2.1 实验原料、仪器设备及表征
• 2.1.1 实验原料和试剂
• 2.1.2 实验仪器和装置
• 2.1.3 产品性能测试
• 2.1.4 产品结构表征
• 2.2 实验工艺
• 2.2.1 实验工艺探索
• 2.2.2 实验工艺流程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 工艺参数对产品性能的影响
• 2.3.2 产品结构表征
• 2.4 本章小结
• 3 B2作粘结剂制备成型活性炭
• 3.1 实验原料、仪器设备及表征
• 3.1.1 实验原料和试剂
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.1.3 产品性能测试
• 3.1.4 产品结构表征
• 3.2 实验工艺
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 工艺参数对产品性能的影响
• 3.3.2 SEM分析
• 2吸附分析'>3.3.3 N₂吸附分析
• 3.3.4 产品的苯吸附应用
• 3.4 本章小结
• 4 活性炭成型机理分析
• 4.1 实验原料、仪器设备及表征
• 4.1.1 实验原料和试剂
• 4.1.2 实验仪器设备
• 4.1.3 产品性能测试
• 4.1.4 产品结构表征
• 4.2 实验工艺
• 4.2.1 煤液化残渣基粉末活性炭的制备
• 4.2.2 煤液化残渣基成型活性炭的制备
• 4.3 不同粘结剂对粉末活性炭成型机理
• 4.3.1 B1固化炭化机理
• 4.3.2 B2对粉末活性炭的成型机理
• 4.3.3 成型机理对比
• 4.4 粉末活性炭性质对成型机理的影响
• 4.4.1 活性炭孔结构对比
• 4.4.2 活性炭表面官能团对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢