壓塊工藝條件下配煤對活性炭孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用分析

郭麗萍

摘要：為提升活性炭強度，擬定采用大同侏羅紀煤作為煤樣，經(jīng)破碎、粉磨處理成煤粉，實現(xiàn)制備活性炭。實驗研究結(jié)果表明，單獨配用不粘煤，中孔結(jié)構(gòu)發(fā)育程度不顯著，樣品強度偏低，碘值降低;而若能聯(lián)合應(yīng)用不粘煤與焦煤，活性炭強度與碘值均有明顯提升，對孔徑排布情況進行分析，發(fā)現(xiàn)加用不粘煤與焦煤，能促進中孔（ 4.0-20.mm）結(jié)構(gòu)的發(fā)育。

關(guān)鍵詞：活性炭;不粘煤與焦煤;吸附屬性;調(diào)控作用

2018年底，我國煤基活性炭生產(chǎn)總量約為67萬t/年[1]?？捉Y(jié)構(gòu)是影響活性炭吸附、分離能力的主要因素，不同用途對活性炭孔結(jié)構(gòu)提出的要求有別。實現(xiàn)對煤基活性炭的孔結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控，是進一步優(yōu)化活性炭產(chǎn)品效能的有效方法。

1實驗方法

大同侏羅紀煤為一類低灰煙煤，和傳統(tǒng)煤制相比，其低灰、低硫、高熱值、用途廣泛。分子結(jié)構(gòu)以縮合芳香核為主，不同結(jié)構(gòu)單位間的橋鍵數(shù)目較多，大分子結(jié)構(gòu)在其內(nèi)部有序羅列，該類煙煤的空隙結(jié)構(gòu)多數(shù)是有序的微孔體系。

本次實驗研究中，將大同侏羅紀煤設(shè)為主料，輔料以不粘煤和粘結(jié)性焦煤為主，煤焦油充當粘合劑，在磨具作用下鑄成柱狀成型條。物料配置可采用如下兩種方法：

①主、輔料（粘煤和粘結(jié)性焦煤）配比為45：10：19;②主料、輔料與粘合劑的配比為7：1：2：3。成型至水分完全揮發(fā)后，應(yīng)用小型回轉(zhuǎn)爐進行炭化與活化實驗，前者溫度約為700 0C，后者約為900 0C，且對應(yīng)的水蒸氣流量是20mL/min、對樣品做出 AC-T-B（J）的編號，其中T：活化時間（ min），B：不粘煤，J：焦煤[2]。

2檢測方法

本次研究在活性炭樣品材料整體制得后，將其放置于3IO℃、真空條件下烘干4h;應(yīng)用高純N，探針檢測活性炭的吸附屬性;利用OSDFT與BJH模型分析孔徑分布狀況。

2.1配煤類型對樣品吸附能力產(chǎn)生的影響

結(jié)合表1中的數(shù)據(jù)信息，若單純配用不粘煤、經(jīng)90min活化處理后，樣品AC-90 -BJ燒失率比AC-90 -B高出1.3個百分點，后者碘值明顯高于不添加粘合劑的樣品，同時后者強度更大。這提示伴隨活化時間的拖延，燒失率有增加趨勢，聯(lián)合應(yīng)用焦煤和不粘煤對應(yīng)樣品的活化時間顯著快于單一配用不粘煤的樣品;在活化時間恒定情況下，燒失率增加，碘值與強度同步上升，樣品表層無清晰可見的浮灰。

2.2配煤類型對樣品孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響分析

本次研究中在76.70K溫度條件下，檢測樣品的吸附等溫線，并利用差異性分析模式去了解樣品孔結(jié)構(gòu)情況。結(jié)果顯示，當相對壓力< 0.1時，AC-B類樣品吸附線斜率達到峰值，提示樣品具備相對較發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu);當壓力>0.4時，AC-BJ類樣品伴隨燒失率指標的增加，回滯環(huán)覆蓋范疇也相應(yīng)拓展，同時配用不粘煤和焦煤時，樣品的中孔體系更具發(fā)達性[3]。

活性炭樣品孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。對表2內(nèi)的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)在與燒失率指標相近時，AC-B類樣品的比表面積相對較大，AC-BJ類樣品總孔容與微孔孔容較小于AC-B類樣品，表明同時配用不粘煤與焦煤，活性炭樣品的中孔體系質(zhì)量明顯上升。

3結(jié)束語

活性炭屬于一類多孔炭材料制品，在液相分離、氣體凈化、食品去色等各個領(lǐng)域中有所應(yīng)用。活性炭具有來源渠道廣泛、產(chǎn)品性能安穩(wěn)、生產(chǎn)成本低廉、抗磨損性能優(yōu)良等特征。在后續(xù)的研究中，應(yīng)加大對活性炭孔結(jié)構(gòu)微孔、更大總孔容等影響的研究，以同步提升配煤和焦炭質(zhì)量，促進生產(chǎn)作業(yè)的發(fā)展運行。

參考文獻：

[1]王坤俊，王龍江，韓麗紅，等.核空氣凈化用浸漬活性炭的中毒老化效應(yīng)及影響因素分析[J].化工新型材料，201 8，46（09）：190-194.

[2]雷清平，張文強，趙龍，等.高效壓塊活性炭的制備[J].潔凈煤技術(shù)，201 8，24（S1）：71-75.

[3]王娟，李海紅，薛慧.K2CO3活化法制備棉纖基活性炭及孔結(jié)構(gòu)分析[J].化學(xué)工程，2018，46（07）：17-21+36.