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兰炭制活性炭的实验研究

作　者: 沈朴
导　师: 汪晓芹
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 兰炭活性炭活化比表面碱炭比
分类号: TQ424.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

陕北榆林煤炭资源十分丰富，全市煤炭资源探明储量为1680亿吨。近年来，低变质烟煤用于生产兰炭有了较迅速的发展。榆林兰炭具备了固定炭高、化学活性高、比电阻高、灰分低、铝低、硫低、磷低的“三高四低”独特优势。据统计，榆林及周边年产兰炭2000万吨。随着先进工艺技术的不断运用，特别是循环经济理念的融入渗透，在过去单纯以兰炭生产为主的模式上，兰炭产业逐步拓展下游产业链，其中兰炭活化制活性炭极具发展潜力。本文以多种陕北机制兰炭为原料，经过双氧水预氧化后，采用KOH活化法，在氮气流量为100mL/min、升温速度为5℃/min的管式气氛炉中高温活化后，再酸洗、水洗，制备出了以微孔和中孔为主，孔径主要分布在1.9nm~2.9nm和10.2nm~48.6nm，BET比表面为810.02m2/g，Langmuir比表面为1077.23m2/g，平均孔径为65.79，碘吸附值为1096.6mg/g的活性炭。通过探讨活化温度、活化时间、碱炭比、碱炭混合方式、兰炭种类、预氧化处理等对活性炭吸附性能的影响，确定最高比表面活性炭的制备工艺为：兴茂兰炭为原料，KOH干粉法活化，活化温度为800℃、活化时间为1h、碱炭比为5，制得的活性炭碘吸附值可达1096.6mg/g。最环保经济、较高比表面活性炭的制备工艺为：兴茂兰炭为原料，1/2饱和浓度的KOH水溶液活化法，活化温度为800℃、活化时间为1h、碱炭比为1，制得的活性炭的碘吸附值为860.2mg/g。兰炭经双氧水预氧化后，表面生成了一定量的—COOH。在活化过程中，表面活性官能团不断增加，最后制得表面富含醚键、羧基、羟基、羰基等活性官能团，富含芳环和烯键结构的活性炭。KOH干粉与炭的活化主要发生在800℃左右。KOH溶液对炭的活化是先水活化后KOH活化，且KOH对水活化有催化作用。由兰炭制活性炭是发展煤的多联产技术，充分利用煤炭资源的一条有利途径。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
1 绪论  7-29
  1.1 兰炭概述  7-12
    1.1.1 兰炭简介  7-8
    1.1.2 兰炭产业的特点  8
    1.1.3 兰炭生产的主要炉型及工艺  8-10
    1.1.4 兰炭的工业应用  10-12
  1.2 活性炭概述  12-18
    1.2.1 活性炭简介  12-13
    1.2.2 活性炭的种类  13
    1.2.3 活性炭的孔结构  13
    1.2.4 活性炭的性质  13-14
    1.2.5 活性炭的吸附原理  14-15
    1.2.6 活性炭的性能检测  15-16
    1.2.7 活性炭的用途  16-18
  1.3 活性炭的制备研究  18-27
    1.3.1 活性炭的制备过程  18-19
    1.3.2 活性炭制备的影响因素  19-22
    1.3.3 活性炭的活化方法  22-24
    1.3.4 高比表面活性炭制备的研究进展  24-25
    1.3.5 活性炭的脱灰处理  25-27
  1.4 论文思路及技术路线  27-29
2 实验部分  29-33
  2.1 实验原料  29
  2.2 活性炭的制备  29-31
  2.3 活性炭的结构与性能表征  31-32
    2.3.1 吸附性能  31
    2.3.2 比表面测定  31
    2.3.3 红外光谱分析  31
    2.3.4 收率的计算  31-32
  2.4 活性炭的吸附性能与收率结果  32-33
3 兰炭制活性炭的工艺、结构与性能研究  33-45
  3.1 活化时间对活性炭吸附性能的影响  33-34
  3.2 活化温度对活性炭吸附性能的影响  34-35
  3.3 碱炭比对活性炭吸附性能的影响  35-36
  3.4 碱炭混合方式及碱浓度对活性炭吸附性能的影响  36-38
  3.5 双氧水预处理对活性炭吸附性能的影响  38-40
  3.6 兰炭种类对活性炭性能的影响  40-42
  3.7 兰炭和煤粉制取活性炭的实验对比  42
  3.8 最佳活性炭样品的孔径分布  42-43
  3.9 最佳活性炭样品的吸附等温曲线图  43-45
4 结论  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-49
攻读硕士学位期间发表相关论文  49

兰炭制活性炭的实验研究

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