【摘要】：新疆煙煤資源豐富,種類齊全,且具有灰分低,反應(yīng)活性好的特點,采用新疆煙煤制備活性炭有很大發(fā)展空間。為制備得到高強度、高吸附性能的柱狀活性炭,本文對新疆煙煤制備活性炭的配料比例及工藝條件進(jìn)行研究,具體研究內(nèi)容如下:本文選擇了新疆昌吉地區(qū)的不黏煤、弱黏煤及氣肥煤,采用D-最優(yōu)混料實驗設(shè)計方法,對活性炭的強度、碘值、亞甲基藍(lán)值進(jìn)行多次多項式回歸擬合,建立了配煤比例與三種指標(biāo)之間的回歸模型。使用模型對三種活性炭指標(biāo)進(jìn)行同步優(yōu)化得到了最佳配煤比例,并通過實驗對瀝青添加量進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,最佳的配料比例為不黏煤:弱黏煤:氣肥煤=10:85:5,瀝青添加量5%。采用所得最佳配比,通過對炭化溫度、炭化升溫速率及活化溫度參數(shù)的研究,以柱狀活性炭強度、碘值、亞甲基藍(lán)值及孔隙分布為指標(biāo),得到最佳工藝條件為:炭化溫度600℃,炭化升溫速率12℃/min,活化溫度900℃。制得柱狀活性炭的性能為:燒失率65.3%時,強度96.3%,碘值1097.6 mg/g,亞甲基藍(lán)值304.4 mg/g,比表面積1321.1 m~2/g,孔容0.7756 cm~3/g,平均孔徑2.3484 nm。針對選用的昌吉煙煤,在一定比例的煤焦油添加量的條件下,活性炭燒失率為60%左右時,為使活性炭轉(zhuǎn)鼓強度達(dá)到95%,配煤的黏結(jié)指數(shù)須達(dá)到5以上,同時配煤黏結(jié)指數(shù)的增長,將使活性炭碘值、亞甲基藍(lán)值出現(xiàn)下降的趨勢。本文提出了采用配煤的黏結(jié)指數(shù)來預(yù)測活性炭性能的方法,可以快速確定活性炭原煤配比的實驗范圍,大幅提高尋找活性炭最優(yōu)配煤比例的效率。采用所得最佳配比,在炭化升溫速率12℃/min,炭化溫度600℃,活化溫度880℃條件下制得燒失率為55.7%的活性炭。在丙酮濃度為1000 mg/m~3,常壓恒溫30℃下,丙酮飽和吸附量達(dá)到了82.3 mg/g,穿透吸附量達(dá)到了63.8 mg/g,而且在30℃,壓力6kPa下,脫附率達(dá)到了74.96%,具有較好的丙酮工作容量�？傮w上,在200~1000 mg/m~3的丙酮進(jìn)氣濃度下,活性炭1.10 nm以下的孔對丙酮的吸附是有利的,而1.10 nm以上的孔利于丙酮的脫附,而不利于吸附,而且活性炭孔徑與吸脫附的線性關(guān)系都不是十分顯著,具有一定隨機性。同時,Langmuir吸附等溫線模型能很好的地描述丙酮在活性炭上的吸附行為,表明活性炭對丙酮的吸附行為以單分子層吸附為主。采用準(zhǔn)一級方程、準(zhǔn)二級方程及Bangham方程對活性炭吸附丙酮的實驗數(shù)據(jù)擬合后,相關(guān)系數(shù)R~2均在0.97以上,其中Bangham方程擬合效果最好。該論文有圖37幅,表26個,參考文獻(xiàn)96篇。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ424.11
【圖文】：

2 實驗及分析測試方法鉗取出炭化杯，在空氣中冷卻至室溫，取出炭化料條，稱得質(zhì)量，計算炭化得率。2.4.4 物理活化稱取一定量的炭化料條，置于耐高溫的不銹鋼管中，兩端采用 T 型不銹鋼圓形擋板將炭化料控制在不銹鋼管的中間區(qū)域，使料條在活化過程中處于管式爐的恒溫區(qū)域，同時可以將水汽通入管內(nèi)恒溫區(qū)域參與活化反應(yīng)。T 型不銹鋼擋板采用耐高溫的硅膠塞固定，同時為硅膠塞纏繞聚四氟乙烯生料帶，以確證系統(tǒng)的氣密性。當(dāng)管式爐溫度達(dá)到炭化料的炭化終止溫度時，將炭化料置于管式爐，使用蠕動泵以 0.3mL/min 的速率通入去離子水，在管內(nèi)形成水蒸氣以吹掃剩余空氣。待到管式爐到達(dá)設(shè)定的活化溫度時，調(diào)整通入速率至 0.01 mL·min-1·g-1，開始記錄活化所用時間。為保證料條都能活化均勻，在活化過程中每隔 7min 進(jìn)行搖晃旋轉(zhuǎn)，活化過程中產(chǎn)生的尾氣以一氧化碳為主，因此必須將尾氣點燃，同時必須使用一氧化碳?xì)怏w濃度報警器，以防發(fā)生氣體中毒。待活化結(jié)束，取出樣品，稱得質(zhì)量，計算活化燒失率�；罨^程的實驗裝置如圖 2-2 所示。

碩士學(xué)位論文 = （2- = （2- —活性炭吸附后的質(zhì)量+吸附柱的質(zhì)量，g； —活性炭脫附后的質(zhì)量+吸附柱質(zhì)量，g； —丙酮的脫附量，g； —活性炭質(zhì)量，g —丙酮的脫附率， %。

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭亞麗;李芳;洪媛;劉英;;D-最優(yōu)混料試驗設(shè)計優(yōu)化模擬米制品的配方[J];食品科技;2015年09期

2 陳鳳娟;張瑞平;張雙全;;新型復(fù)配黏結(jié)劑代替煤焦油制備柱狀活性炭[J];煤炭技術(shù);2015年09期

3 郭文濤;王靜松;佘雪峰;薛慶國;郭占成;;焦炭與CO_2和水蒸氣氣化后孔隙結(jié)構(gòu)和高溫抗壓強度研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報;2015年06期

4 羅文;吳思操;劉鵬;程振民;周志明;方云進(jìn);;顆粒內(nèi)部毛細(xì)凝聚對氣體有效擴(kuò)散系數(shù)的影響[J];化工學(xué)報;2015年04期

5 解強;姚鑫;楊川;蔣煜;張軍;;壓塊工藝條件下煤種對活性炭孔結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響[J];煤炭學(xué)報;2015年01期

6 簡闊;傅雪海;王可新;張玉貴;;中國長焰煤物性特征及其煤層氣資源潛力[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2014年09期

7 羅鵬;賈智剛;嚴(yán)明;;國內(nèi)煤基活性炭生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展[J];當(dāng)代化工;2014年07期

8 李艷紅;趙文波;常麗萍;王美君;王平艷;楊榮;;煉焦機理和焦炭質(zhì)量預(yù)測的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2014年05期

9 邢寶林;黃光許;諶倫建;張傳祥;王力;;高品質(zhì)低階煤基活性炭的制備與表征[J];煤炭學(xué)報;2013年S1期

10 周劍峰;吳祖成;;不同條件對活性炭吸附揮發(fā)性有機物的影響[J];浙江大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2013年02期

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2 劉崢;活性炭吸附法凈化丙酮和二氧化硫的研究[D];中南大學(xué);2014年

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3 李想;高色度再生水脫色的應(yīng)急處理實驗研究[D];天津大學(xué);2016年

4 李婷;配煤法制備柱狀凈水活性炭的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

5 王迪;制備過程和表面改性對煤質(zhì)活性炭官能團(tuán)影響規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

6 梁鑫;有機酸改性活性炭及其VOCs吸附行為研究[D];中南大學(xué);2014年

7 龍文露;低濃度揮發(fā)性有機物在球形活性炭上的吸脫附研究[D];華東理工大學(xué);2013年

本文編號：2722462