石油瀝青基球形活性炭的制備ξ 張永剛,王成揚(yáng) (天津大學(xué)化工學(xué)院,天津300072) 摘　要:以石油瀝青為主要原料并采用新穎的懸浮法制得瀝青球后進(jìn)行瀝青球的空氣氧化不熔化和炭化活化,最 終得到瀝青基球形活性炭(psac).借助掃描電子顯微鏡(sem)和bet測(cè)試,所制得的psac球形度好、孔徑分布范 圍窄,是一種高性能的炭質(zhì)吸附材料.探討了空氣氧化對(duì)瀝青基球形活性炭球形度的影響以及炭化活化工藝中的 影響因素,證明了瀝青球粒徑、活化溫度、活化時(shí)間等因素對(duì)活化有較大影響,其中活化溫度是最主要的影響因素. 已摸索出較好的活化工藝參數(shù):活化溫度為950℃,最佳活化時(shí)間為240min,co2流量為150～180ml/min. 關(guān)鍵詞:石油瀝青;球形活性炭;制備 中圖分類號(hào):tq424.1　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a　

以煤焦油瀝青為原料制備高性能活性炭的研究

以煤瀝青為原料,利用熱縮聚攪拌法制備中間相原料,并對(duì)中間相原料進(jìn)行預(yù)處理,以及后續(xù)的粉體制備、成型、燒結(jié)等工序制備無黏結(jié)劑炭材料。實(shí)驗(yàn)表明,炭粉a和樹脂a的加入對(duì)中間相原料的制備有明顯的催化作用,而攪拌對(duì)中間相原料的制備過程至關(guān)重要。研究還比較了不同預(yù)處理時(shí)間對(duì)中間相原料自燒結(jié)性能的影響,結(jié)果表明,氧化時(shí)間為120min的中間相原料制得的炭材料體積密度為1.61g/cm3,抗折強(qiáng)度為78mpa,抗壓強(qiáng)度為152mpa。

煤瀝青基中間相瀝青的制備研究

采用單螺桿擠出法，使用不同相對(duì)分子質(zhì)量的超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯（pfruhmw），通過改變活性炭與pe-uhmw的比例，制備活性炭／pe-uhmw微孔管材；采用掃描電子顯微鏡和壓汞儀分析了微孔管材的微孔結(jié)構(gòu)和參數(shù)，同時(shí)還測(cè)試了微孔管材的密度和壓縮強(qiáng)度。結(jié)果表明，pbuhmw有助于活性炭的擠出，但若其含量過高，很容易將活性炭包覆起來堵塞微孔；采用單螺桿擠出法制備活性炭／pf-uhmw微孔管材，其微孔孔徑和開孔率可與傳統(tǒng)燒結(jié)成型法制備的微孔管材相媲美；微孔管材的密度和壓縮強(qiáng)度隨組分中的pe-uhmw的相對(duì)分子質(zhì)量的增大而減小，隨pe-uhmw含量的增大而減小。

糠醛廢渣制備活性炭的研究

玉米芯糠醛渣制備活性炭的研究

將自制的煤瀝青粉添加到重油中制得漿體燃料煤瀝青油漿,對(duì)成漿性和流變性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,在相同溫度下,煤瀝青油漿的表觀黏度隨煤瀝青粉添加量的增加而增大,剪切速率相同時(shí)黏度隨溫度的升高而減小.添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)制得的煤瀝青油漿在同一剪切速率下的黏度隨溫度的升高而減小,且隨溫度的升高黏度減小趨勢(shì)逐漸變小,當(dāng)煤瀝青粉添加量≤12%時(shí),煤瀝青粉添加量對(duì)煤瀝青油漿的流變性影響較小.隨著煤瀝青粉添加量的增加,煤瀝青油漿的低位發(fā)熱量稍有下降,但降低幅度較小.

針對(duì)我國(guó)目前煤瀝青產(chǎn)量大但有效利用率低的現(xiàn)狀,通過采用冷凍粉碎制得煤瀝青粉,再添加合適分散劑制備具有與水煤漿類似性質(zhì)的煤瀝青水漿。結(jié)合水煤漿的研究結(jié)果,分析了分散劑在煤瀝青水漿制備中作用原理,并對(duì)煤瀝青水漿的研究情況及制備過程中的影響因素進(jìn)行了分析總結(jié)。在此基礎(chǔ)上指出了煤瀝青水漿的研究方向。

在綜合分析無機(jī)模板法和有機(jī)模板法的基礎(chǔ)上,提出礦物模板法和復(fù)合模板法是制備中孔炭的有效方法。礦物模板法原料價(jià)格低廉、來源廣泛。復(fù)合模板法綜合了軟模板和硬模板的優(yōu)點(diǎn),能夠拓展中孔炭的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用領(lǐng)域。以礦物模板制備的炭材料具有良好的電學(xué)、醫(yī)學(xué)性能等,有望獲得良好性價(jià)比的中孔炭材料。

通過對(duì)煤瀝青水漿干法制備的磨礦工藝試驗(yàn)研究,確定了中溫煤瀝青干磨制漿的最佳磨礦條件,并提出了煤瀝青干磨磨礦動(dòng)力學(xué)方程:r(t)=100exp[-(-0.11268+0.00132.d1.09279).t(1.85974-0.26352.lnd)],據(jù)此可以求出干法制備磨礦過程中任意時(shí)刻待磨粒級(jí)的分布率。

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活性炭是一種具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積的炭質(zhì)吸附材料,其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,隨著社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,尤其是近年來國(guó)家加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)力度,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)活性炭的需求量日益擴(kuò)大,逐年增長(zhǎng)。而壓塊活性炭作為煤基活性炭一種主要類型產(chǎn)品,其生產(chǎn)應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展。壓塊機(jī)系統(tǒng)為壓塊活性炭生產(chǎn)核心裝備,其設(shè)備運(yùn)行效率、安全性、產(chǎn)品得率、能耗等直接關(guān)系企業(yè)安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。基于此,本文主要對(duì)壓塊機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化改造方法進(jìn)行了研究探討。

常溫下(25℃)使用自行設(shè)計(jì)的萃取裝置對(duì)煤焦油進(jìn)行分步萃取,所得輕質(zhì)組分經(jīng)過柱層析多級(jí)分離,使用氣相色譜(gc)和氣質(zhì)聯(lián)用(gc/ms)歸類分析煤焦油中的主要化合物,分離出萘、菲、蒽、熒蒽、芘和醋芳烯等化合物純品.所得重質(zhì)組分經(jīng)反萃取去除小分子后,通過r-134蒸發(fā)器裝置制備優(yōu)質(zhì)煤瀝青,并使用紅外光譜儀(ft-ir)分析其結(jié)構(gòu)特性.

煤瀝青流變性和煤瀝青對(duì)炭素骨料焦浸潤(rùn)性的研究

煤瀝青的流變性是影響?zhàn)そY(jié)劑對(duì)骨料浸潤(rùn)性的重要指標(biāo),研究煤瀝青的流變性,對(duì)制定混捏條件,保障糊料和炭素制品的質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。本文主要研究了煤瀝青對(duì)炭素骨料石油焦(無煙煤)的浸潤(rùn)性及瀝青的流變性能,探討了煤瀝青的黏度與軟化點(diǎn)、喹啉不溶物之間的關(guān)系,最終找到了炭素材料在混捏過程中最佳混捏的黏度范圍,這對(duì)提高鋁用炭素材料質(zhì)量,降低陽極消耗,延長(zhǎng)鋁電解槽壽命將起到積極的推動(dòng)作用。

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以改質(zhì)煤瀝青為原料,采用koh活化法制備活性炭。探討了堿炭比、炭化時(shí)間、活化溫度、活化時(shí)間等對(duì)活性炭吸附性能的影響。結(jié)果表明,制備改質(zhì)煤瀝青基活性炭的最佳條件為:堿炭比為4,炭化時(shí)間為45min,活化溫度840℃,活化時(shí)間140min,在此條件下,制得改質(zhì)煤瀝青基活性炭的碘吸附值為1152.8mg/g。

傳統(tǒng)煤焦油基制備柱狀活性炭粘結(jié)劑存在成本高、污染嚴(yán)重、質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多問題,文章將煤瀝青和膨化淀粉復(fù)配為新型粘結(jié)劑,以無煙煤為原料制備柱狀活性炭。采取正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,研究活化溫度、炭化溫度、活化時(shí)間、炭化時(shí)間與水蒸氣通量對(duì)柱狀活性炭強(qiáng)度、碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值以及收率的影響,并利用熱重分析儀考察了粘結(jié)劑的熱性能。結(jié)果表明:制備柱狀活性炭的最佳工藝參數(shù)為:活化溫度850℃,炭化溫度600℃,活化時(shí)間300min,炭化時(shí)間60min,水蒸氣通量0.2ml/min,其碘吸附值達(dá)到1241.1mg/g,亞甲基藍(lán)吸附值高達(dá)159.5mg/g,強(qiáng)度為75.2%,收率38.9%,說明新型粘結(jié)劑可制備出符合要求的凈化用柱狀活性炭。

以外墻保溫板殘料為原料,采用水蒸汽活化法制備粉末狀活性炭。以收率和碘值為指標(biāo),單因素法優(yōu)化了活化溫度、活化時(shí)間、水蒸汽流量等制備工藝參數(shù)。結(jié)果表明,最佳活化溫度為650℃、活化時(shí)間為30min、水蒸汽流量為30mg/h時(shí),活性炭的收率為51.37%,碘值達(dá)到最高的1316.22mg/g。

通過煤瀝青甲苯可溶性組分與聚碳硅烷共混合低溫裂解引入具有抗氧化性的si雜原子,制備si摻雜煤瀝青在氬氣氛中經(jīng)過900℃處理得到炭化產(chǎn)物。采用ft-ir、xrd、sem和tg-dsc手段對(duì)si摻雜瀝青炭化產(chǎn)物氧化前后抗氧化性能進(jìn)行表征。研究表明:經(jīng)過900℃處理得到的炭化產(chǎn)物β-sic以微晶形式存在,其在900℃氧化后生成的sio2不能有效地愈合氧化后產(chǎn)物表面的裂紋。該炭化產(chǎn)物在低于950℃氧化時(shí),該炭化產(chǎn)物抗氧化性相對(duì)較弱,在950-1500℃溫度范圍氧化時(shí),其抗氧化性相對(duì)較強(qiáng)。

以煤全組分族分離所得的瀝青質(zhì)族組分為新型前軀體材料，采用浸漬法在陶瓷支撐體上涂膜，再經(jīng)干燥和炭化制備出陶瓷一炭復(fù)合膜，并主要考察了成膜條件對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明：隨著瀝青質(zhì)溶膠濃度、涂膜次數(shù)和浸漬時(shí)間的增加，復(fù)合膜孔隙率和水滲透率降低，對(duì)fe（oh）。膠體截留效果增強(qiáng)；適當(dāng)提高涂膜液溫度和干燥溫度，也能使復(fù)合膜更致密均勻，改善其孔結(jié)構(gòu)和分離性能；根據(jù)對(duì)fe（oh）。的截留結(jié)果，得到的最佳制備條件為：瀝青質(zhì)溶膠濃度為336．7g／l，浸潰涂膜2次，浸漬時(shí)間為35min，涂膜溫度為5s℃，干燥溫度為80℃。