以低變質(zhì)粉煤為原料,采用熱解活化技術(shù)制備煤基多級孔炭納米材料(CCNM),利用統(tǒng)計學(xué)預(yù)測分析軟件(JMP)設(shè)計優(yōu)化制備實驗的正交陣列,主要因素包括煤直接液化殘渣(DCLR)的添加量(A)、熱解過程升溫速率(B)、熱解終溫(C)和原料粒度(D),每個因素選取三個水平。采用響應(yīng)面分析法對CCNM的碘吸附值和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行評估,確定最佳優(yōu)化條件為A1B3C1D2,影響因素按顯著性由大到小的順序為CABD,碘吸附值的預(yù)測公式為m_I=258.26-33.22x₁-34.88x₂+28.12x■+1.92x₁x₂+34.12x■,預(yù)測碘吸附值最高為390.51 mg/g,三組平行驗證實驗測定的碘吸附值平均為394.69 mg/g,實驗值與預(yù)測值吻合良好。對優(yōu)化條件下制備的CCNM進(jìn)行性能表征,材料呈多孔結(jié)構(gòu);通過圖像處理,統(tǒng)計得到孔隙率在40%以上;碘吸附值為398.22 mg/g,抗壓強(qiáng)度為4.12 MPa,比表面積為146.181 m²/g,總孔容為0.053 4 ...

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖2煤基體材料的熱解收率和活化收率

利用JMP設(shè)計的10組實驗的熱解收率和活化收率見圖2。由圖2可知,10組樣品的熱解收率為68.79%～75.68%,熱解終溫對熱解收率的影響較大,熱解終溫越高,熱解收率越低。SJC與DCLR的揮發(fā)分含量均在30%以上,升溫過程中揮發(fā)分會逐漸析出,產(chǎn)生大量的熱解煤氣和焦油,熱解終溫....

圖3熱解氣的組成和含量

按照實驗設(shè)計,10組實驗熱解完成后熱解氣的組成和含量見圖3。由圖3可知,熱解氣中H2和CH4的含量較高。由于在低溫條件下,煤中的C與H2O反應(yīng)以及氫化芳香結(jié)構(gòu)脫氫均可產(chǎn)生H2,而在熱解后期的高溫條件下煤中有機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生縮聚反應(yīng)也會產(chǎn)生H2[19],H2的產(chǎn)生貫穿于熱解過程的各階段,....

圖4曲面響應(yīng)模型下x1x2的交互作用

由表6可知,x1的P值為0.0006,x2的P值為0.0005,表明DCLR加入量和熱解終溫均為熱解活化制備CCNM過程中的顯著性影響因素,且熱解終溫的顯著性程度要大于DCLR加入量的顯著性程度。DCLR加入量的二次方和熱解終溫的二次方對CCNM碘吸附值的影響也較大,表明這兩....

圖5曲面響應(yīng)模型的預(yù)測刻畫圖

由圖5可知,A1B3C1D2為最佳工藝條件,碘吸附值的預(yù)測值為390.51mg/g。選擇10℃/min的升溫速率,原料粒度為180μm,對模型預(yù)測值進(jìn)行實驗驗證,3組平行實驗的碘吸附值測試結(jié)果分別為395.70mg/g,390.14mg/g和398.22mg/g,平均....

本文編號：3979272