煤焦油渣炭化過程中孔結(jié)構(gòu)及表面分形特征

常秋連，李文博，趙鵬

（1 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤化工分院，北京100013；2 國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點實驗室，北京100013；3 煤基節(jié)能環(huán)保炭材料北京市重點實驗室，北京100013）

煤焦油渣（簡稱焦油渣）是煤在氣化或焦化過程中產(chǎn)生的黑色或黑褐色黏稠膏狀固體，黏度大,油水分離困難。焦油渣成分極其復(fù)雜，主要含有苯系物、多環(huán)芳烴、含氮、含硫雜環(huán)化合物、重金屬等多種污染物[1-2]。

焦油渣的傳統(tǒng)處理方法是進(jìn)行配煤煉焦或?qū)⑵鋼饺朐现谢責(zé)?。但是均存在以下缺陷：①受其黏稠性和組分波動的影響使配料難以精準(zhǔn)，造成焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定，使焦?fàn)t的熱負(fù)荷增加；②黏度大，在混配過程中，存在與皮帶粘黏、與煤料混合不均勻等問題，極易造成管路堵塞。目前企業(yè)仍然有大量焦油渣被運往煤場的渣池堆放，經(jīng)雨水沖刷、地下滲漏、空氣揮發(fā)等，對環(huán)境和地下水造成了嚴(yán)重的污染[3]。因此，焦油渣的資源化利用已經(jīng)成為目前國內(nèi)研究者關(guān)注的熱點。

以焦油渣為原料制備活性炭是目前焦油渣資源化利用的主要途徑之一[4]。前期研究發(fā)現(xiàn)，焦油渣含有的焦油、膠粒、煤粉等有機(jī)物，經(jīng)熱解炭化反應(yīng)后，可以形成多種彼此間雜亂無序排列的鑲嵌狀光學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成大量的棱角邊緣[5]，這些棱角邊緣可以為后續(xù)活化過程提供大量的活性位；并且提高炭化溫度，可以使焦油渣中大部分的非碳元素（氧、氮、氫）被分解成氣體排出，而剩余的碳原子則形成類石墨微晶，這些微晶的層狀晶格呈不規(guī)則排列，高度分散，使微晶之間留有各種不同形狀的空隙，這些空隙被析出的焦油物質(zhì)（無定形炭）充填和封閉；進(jìn)入活化階段，在高溫和活化氣體的作用下，這些物質(zhì)同活化劑發(fā)生反應(yīng)，留下的空隙即形成了活性炭產(chǎn)品的微孔[6-7]。如果此時再深度活化，可使微孔容積進(jìn)一步增加。因此，炭化階段發(fā)揮生成活性位和造孔作用，而活化階段則發(fā)揮成孔和擴(kuò)孔作用[8-9]，經(jīng)歷這兩個階段的反應(yīng)后，便形成了活性炭產(chǎn)品發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)[10]。因此，炭化是活性炭發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵。然而，目前我國焦油渣基活性炭的研究仍處于起步階段，大多數(shù)研究都集中在活性炭制備條件的優(yōu)化、產(chǎn)品性能的提升等方面，關(guān)于熱解炭化物吸附性能的研究仍鮮有報道。

優(yōu)質(zhì)活性炭一般具有較大的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的吸附性能；影響其吸附性能的因素主要有兩方面，即孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。而焦油渣熱解所得的成型炭化物是制備活性炭的原料，因此，熱解炭化物的吸附性能與活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，熱解條件（如升溫速率、炭化終溫、原料物性、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、熱解氣氛等）又同孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)存在著關(guān)鍵的因果關(guān)系。因此，探討炭化物的表面結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)等物理性能對研究活性炭的吸附性能具有重要的指導(dǎo)意義。

固體表面的不規(guī)則性是決定其吸附性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，前人曾用“偏離平面表面幾何學(xué)”的概念來描述這種不規(guī)則性[11]。然而，用其衡量表面不規(guī)則性比較復(fù)雜，需要運用大量的模型參數(shù)來描述，并且這些模型參數(shù)與實際應(yīng)用差異較大。為此，1975 年美籍?dāng)?shù)學(xué)家Mandelbort[12]首先提出分形理論的概念。目前，分形理論已經(jīng)成為分析表面、孔結(jié)構(gòu)的幾何和結(jié)構(gòu)特征的一種行之有效的方法。

利用N2等溫吸附/脫附方法，選擇分形模型計算表征顆粒孔面積的表面分形維數(shù)Ds，是目前獲得分型特征的主要方法[13]。表面分形維數(shù)是分形理論的重要參數(shù)，能夠描述顆粒表面的復(fù)雜程度和不規(guī)則性，分形維數(shù)需滿足2≤Ds≤3。其中，Ds越趨近于2，表明固體表面越趨近光滑；Ds越趨近于3，表面越復(fù)雜[14]。

由此，本工作對炭化物孔隙結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律進(jìn)行研究，通過N2物理吸附/脫附等溫實驗，利用Hrenkel-Halsey-Hil（FHH）模型計算不同升溫速率和炭化溫度下所得炭化物的表面分形維數(shù)，研究分形維數(shù)和孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，明確煤焦油渣炭化過程中炭化物表面孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征和演變規(guī)律。

1 材料和方法

1.1 材料

實驗用焦油渣選自某焦化廠魯奇加壓氣化工藝，焦油分離器最底層沉降在下部椎體中的半流動狀膏體。40～50℃下干燥1h，經(jīng)破碎、球磨、過篩處理，得到80～200 目的焦油渣樣品，裝袋密封備用。焦油渣樣的元素分析及工業(yè)分析見表1。

1.2 方法

焦油渣炭化實驗在水平管式爐熱解炭化裝置上依程序升溫方式進(jìn)行。反應(yīng)器為長120cm、內(nèi)徑30mm的剛玉管。具體實驗步驟如下所述。

表1 焦油渣的元素分析及工業(yè)分析

每次實驗前稱取3g 樣品裝入剛玉反應(yīng)舟，以300mL/min高純N2吹掃10min。

（1）慢速和中速熱解 分別以8℃/min 和25℃/min升溫至550℃、850℃和1000℃，溫度達(dá)到設(shè)定終溫后，分別停留10min 和40min，高純氮氣氛下降至室溫，獲得炭化物樣品，記為UTHE-t。

（2）快速熱解 在N2氛下將管式爐升溫至指定溫度，然后把裝有樣品的剛玉舟快速插入爐內(nèi)，分別停留10min 和40min，在高純氮氣氛下降至室溫，得到炭化物樣品，記為KTHE-t。

1.3 樣品表征

1.3.1 SEM表征

樣品的微觀形貌采用美國Quanta600 電鏡掃描儀（SEM）進(jìn)行觀測。實驗條件：分辨率1.5nm，放大倍率150000～300000，工作電壓35kV，樣品最大觀察高度10mm。

1.3.2 BET表征

采用N2吸附/脫附法分析樣品的表面特性。將制得的樣品在美國Micromeritics TriStar П Surface Area and Porosity 全自動吸附儀上進(jìn)行N2吸附/脫附實驗，得到樣品的吸附/脫附等溫曲線。利用BET多點法計算得到樣品的比表面積，利用BJH方程計算樣品的大孔和中孔孔徑分布，利用t-plot 方法計算樣品的微孔數(shù)據(jù)。測定前，將樣品在300℃、高真空下脫氣3h，以高純氮氣為吸附質(zhì)，在液氮溫度和10-5Pa真空度下進(jìn)行實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 SEM表觀形貌分析

為深入研究炭化對焦油渣表面性能的影響，采用掃描電鏡觀察經(jīng)不同炭化條件處理后炭化物的表觀形貌，如圖1所示。

保持升溫速率為8℃/min 不變，僅改變熱解終溫，所得炭化物的表觀形貌如圖1(a)～(c)所示。當(dāng)熱解終溫為550℃時，樣品表面出現(xiàn)少量大孔；提高熱解終溫至850℃，樣品表面孔數(shù)量增多，孔結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜；繼續(xù)升高溫度至1000℃，樣品表面出現(xiàn)大量積炭，并出現(xiàn)熔融燒結(jié)現(xiàn)象，規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)減少。

保持熱解終溫850℃不變，僅改變升溫速率，所得炭化物的表觀形貌如圖1(d)～(f)所示。在低升溫速率下（8℃/min），樣品表面未出現(xiàn)明顯的孔結(jié)構(gòu)；隨著升溫速率的提高，表面出現(xiàn)立體三維片層狀結(jié)構(gòu)；但是在快速升溫速率下，孔道出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

圖1 不同炭化終溫及升溫速率所得炭化物的SEM形貌圖

在炭化過程中，隨著溫度的升高，焦油渣經(jīng)歷熔融、流動和膨脹再到固化幾個階段，在一定溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生了氣、固、液三相共存的膠質(zhì)體，液體中出現(xiàn)液晶或中間相[15]。揮發(fā)分在釋放過程中，會在膠質(zhì)體內(nèi)形成氣泡，隨著熱解終溫及升溫速率的改變，這些氣泡破裂形成孔結(jié)構(gòu)[16]。在適宜的熱解終溫及升溫速率下，氣泡生成、破裂過程均一、穩(wěn)定，形成的孔結(jié)構(gòu)也均勻、規(guī)則，如圖1(e)。但是，在圖1(a)中，炭化終溫過低（≤600℃），炭化物內(nèi)部無法或僅形成少量膠質(zhì)體和揮發(fā)分，成孔數(shù)量少；在圖1(c)中，炭化終溫過高（≥1000℃），炭化物發(fā)生退火現(xiàn)象，出現(xiàn)了熔融燒結(jié)現(xiàn)象。在圖1(d)中，由于升溫速率過低，氣泡無法順利排出，難以形成規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)；而圖1(f)中，又由于升溫速率過高，揮發(fā)分在短時間內(nèi)瞬時、大量釋放，氣體無法及時排出，使得孔徑增大、孔道擁擠坍塌。

2.2 炭化過程孔結(jié)構(gòu)演變規(guī)律

2.2.1 表面吸附特征

圖2 不同炭化條件所得炭化物的吸溫/脫附等溫曲線

圖2 為炭化物的N2吸附/脫附過程。根據(jù)圖2，炭化物吸附等溫線的滯后環(huán)出現(xiàn)不閉合的現(xiàn)象，這是因為焦油渣在炭化過程中析出大量焦油物質(zhì)，部分雜質(zhì)會殘留在炭化物的孔道中，形成類似于墨水瓶狀的小孔孔道，造成脫附曲線和吸附曲線不重合。根據(jù)Dubinin 等[10]的理論，活性炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一種活性炭中可能含有各種形狀、大小不同的有效半徑的孔隙，因此，他們的吸附等溫線的滯后環(huán)很難說屬于哪一種類型的，而是各種典型的大小不等的滯后環(huán)的疊加組合體。結(jié)合IUPAC理論進(jìn)行分析，圖2中的吸附等溫線更傾向于表征微孔吸附特征的Ⅰ類吸附等溫線。

圖2(a)為不同炭化終溫的吸附/脫附等溫曲線。根據(jù)圖2(a)，當(dāng)炭化溫度從550℃升至850℃時，炭化物在相同吸附壓力所對應(yīng)的吸附量顯著增加，表明微孔結(jié)構(gòu)增加。但是當(dāng)溫度由850℃增加至1000℃時，氮氣吸附量反而降低。同時隨著溫度的升高，吸附等溫線的類型出現(xiàn)了由表征微孔吸附特征的Ⅰ類等溫線向表征中孔和大孔吸附特征的Ⅱ類等溫線轉(zhuǎn)變的趨勢，這表明在炭化過程中，隨著溫度的升高，微孔結(jié)構(gòu)先逐漸增加，后又生長擴(kuò)大為過渡孔和大孔。

圖2(b)為850℃條件下不同升溫速率的吸/脫附等溫曲線。根據(jù)圖2(b)，當(dāng)升溫速率由8℃/min 增大至20℃/min時，相同吸附壓力所對應(yīng)的炭化物的N2吸附量增加；但是在快速升溫速率條件下，相同吸附壓力所對應(yīng)的N2吸附量降低，說明隨著升溫速率的增加，微孔結(jié)構(gòu)先增加后又逐漸由微孔轉(zhuǎn)變?yōu)檫^渡孔和大孔。

2.2.2 孔分布特征

圖3為不同炭化條件下的孔分布曲線。為了避免N2吸附在微孔范圍內(nèi)的計算誤差，利用BJH 方程計算過渡孔和大孔范圍內(nèi)的孔徑分布情況。

根據(jù)圖3，這三種樣品的孔分布曲線呈現(xiàn)明顯的雙峰分布。在圖3(a)中，隨著溫度的升高，三種樣品中過渡孔分布曲線的最大值所對應(yīng)的有效半徑分別為500℃時31.32nm，850℃時32.75nm，1000℃時30.93nm。在接近過渡孔大小的下限時陡降下來，表明樣品中具有發(fā)達(dá)的過渡孔結(jié)構(gòu)；當(dāng)溫度為1000℃時，孔容積顯著降低。

根據(jù)圖3(b)，保持炭化終溫850℃不變，當(dāng)升溫速率為8℃/min 和20℃/min 時，過渡孔和大孔孔徑分布曲線的最大值對應(yīng)的有效半徑均未發(fā)生明顯變化，但是在快速升溫條件下，過渡孔孔徑分布曲線出現(xiàn)了大幅度下降，這表明適度提高升溫速率，對過渡孔和大孔未造成明顯影響，但是升溫速率過快，過渡孔明顯減小，這可能是因為在快速升溫條件下，樣品內(nèi)的揮發(fā)分短時間大量釋放，造成孔道坍塌。此外，在大孔范圍內(nèi)（≥50nm），分布曲線出現(xiàn)單純向下傾斜的線段，表明樣品具有特殊的極不發(fā)達(dá)的大孔結(jié)構(gòu)。

圖3 不同炭化條件所得炭化物的孔分布曲線

根據(jù)圖3，微孔和過渡孔之間的邊界范圍上有著特別發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。在過渡孔的孔隙大小范圍內(nèi)可以觀察到微孔容積一直增加至大約1.5nm的有效半徑處，或者說微分曲線的最大值非常接近微孔與過渡孔之間的孔隙大小的邊界范圍。隨著溫度的增加，微孔分布所圍的面積顯著增加，也就是說微孔容積有了顯著增加，這可能是相鄰孔壁被燒穿或燒失的緣故。

綜上，當(dāng)炭化終溫為850℃、升溫速率為20℃/min時，大孔、過渡孔、微孔的孔容比例為1∶1.11∶0.037，微孔和過渡孔占優(yōu)勢。因此，在活化階段對活化條件進(jìn)行適當(dāng)控制，便可得到具有商用價值的活性炭產(chǎn)品。

2.2.3 孔結(jié)構(gòu)演變規(guī)律

在不同實驗條件下對焦油渣進(jìn)行炭化處理，計算得到炭化物的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2，當(dāng)炭化終溫為550℃時，炭化物的BET 比表面積均≤100m2/g，BJH 平均孔徑均介于15～25nm之間，總孔容積介于0.12～0.15cm3/g之間，t-plot微孔孔容介于0.003～0.02cm3/g 之間；當(dāng)溫度升至850℃時，BET比表面積大幅度增加至140～180cm2/g，總孔容增加至0.14～0.17cm3/g，微孔孔容增加至0.03～0.06cm3/g，而BJH 平均孔徑顯著降低。但是繼續(xù)升高溫度至1000℃，總孔容繼續(xù)增大，微孔孔容顯著減小，孔結(jié)構(gòu)向中孔和大孔發(fā)展。以上結(jié)果均表明，提高炭化終溫至850℃時，微孔孔容達(dá)最大值。同時，升溫速率和停留時間也對孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著的影響。因此，當(dāng)炭化終溫850℃、升溫速率20℃/min、停留時間40min 時，形成了發(fā)達(dá)的分級孔結(jié)構(gòu)。

表2 炭化物的比表面、孔結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)

2.3 焦油渣炭化過程炭化物的分形特征及演變規(guī)律

2.3.1 表面分形維數(shù)計算方法及模型

采用N2物理吸附/脫附法獲得炭化物表面分形特征。表面分形維數(shù)Ds可由式(1)進(jìn)行計算[17-18]。

利用N2在固體表面進(jìn)行吸/脫附實驗，當(dāng)比壓（p0/p）小于0.05時，由于壓力太小，無法建立多層吸附平衡，甚至連氮分子物理吸附也未完全形成；當(dāng)比壓大于0.35時，毛細(xì)管凝聚變得顯著，破壞了多層吸附平衡。因此，本文對比壓介于0.05～0.35之間的吸附過程進(jìn)行分析。以ln(V/V0)對ln[ln(p0/p)]作曲線進(jìn)行擬合即可得到Ds，以炭化終溫1000℃、升溫速率20℃/min、不同停留時間所得炭化物為例，擬合過程如圖4所示。其中直線的斜率即為Ds-3。

圖4 炭化終溫1000℃、升溫速率20℃/min、不同停留時間所得炭化物的ln（V/Vm）-ln［ln（p/p0）］曲線

2.3.2 表面分形維數(shù)與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系

經(jīng)模擬計算后得到炭化物的表面分形維數(shù)，如表2所示。根據(jù)表2，焦油渣經(jīng)不同條件炭化處理，所得炭化物的表面分形維數(shù)均滿足2.5≤Ds≤3，表面分形維數(shù)較大，表面粗糙，復(fù)雜程度高；此外，表面分形維數(shù)和BET 比表面積、總孔容、平均孔徑不具一致性，表明表面分形維數(shù)的變化與BET 比表面積、總孔容、平均孔徑不存在直接關(guān)系，這一研究結(jié)果跟文獻(xiàn)[19]報道一致。

根據(jù)圖5，當(dāng)炭化終溫850℃、終溫停留時間45min、升溫速率20℃/min 時，微孔面積占比為82.36%，微孔容積占比為0.032 %，均達(dá)到最大值。

然而，根據(jù)圖5，表面分形維數(shù)與微孔面積占比和微孔容積占比存在較好的一致性，可以說微孔面積占比和微孔容積占比越大，表面分形維數(shù)越大，因此認(rèn)為炭化物的微孔容積和微孔面積占比越大，表面復(fù)雜程度越高，越粗糙、越不規(guī)則，相應(yīng)的表面分形維數(shù)也越大。

圖5 炭化物微孔面積占比和微孔容積占比同表面分形維數(shù)的關(guān)系

2.3.3 溫度對孔結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響

圖6為炭化溫度對孔結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響。根據(jù)圖6(a)，炭化物的總孔容（Vtotal）、BET 比表面積（SBET）和表面分形維數(shù)Ds都隨著溫度的升高呈現(xiàn)先增加又快速減小的趨勢；而圖6(b)中平均孔徑（SAV）則呈現(xiàn)出完全相反的趨勢。

在炭化反應(yīng)前期，溫度的升高促使焦油渣熱解反應(yīng)發(fā)生，同時焦油渣內(nèi)部揮發(fā)分物質(zhì)開始大量釋放，起到生成新孔和擴(kuò)孔的作用，從而產(chǎn)生較多的微孔結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)開始變得復(fù)雜，因此SBET、Vtotal、Ds均呈現(xiàn)增大的趨勢，SAV減小[20]。

但是，繼續(xù)升高熱解溫度，當(dāng)炭化物的熱解溫度升高至≥1000℃時，一般認(rèn)為炭化物會發(fā)生退火（annealing）現(xiàn)象[21-22]，此時，炭化物的孔隙結(jié)構(gòu)受兩方面因素的影響：①炭化物中的部分礦物質(zhì)如CaO等發(fā)生熔融燒結(jié)；②炭化物中碳原子的排列趨于石墨化，它們的共同作用使炭化物中的微孔比例減少，中孔和大孔的比例增加，從而使SBET、Vtotal、Ds減小，SAV增大。

2.3.4 升溫速率對孔結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響

圖6 熱解溫度對孔隙結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響

升溫速率對孔結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響如圖7 所示。根據(jù)圖7(a)，SBET和VTotal均隨著升溫速率的升高而增大。但是，在快速升溫條件下，SBET和VTotal急劇減小。根據(jù)圖7(b)，表面分形維數(shù)隨著升溫速率的升高而增大，當(dāng)增大至快速升溫速率時，反而急劇減??；平均孔徑則呈現(xiàn)出與此完全相反的趨勢。

圖7 升溫速率對孔隙結(jié)構(gòu)和表面分形維數(shù)的影響

Tanner等[23]認(rèn)為不同熱解方式會帶來揮發(fā)分釋放形式的不同。程序升溫?zé)峤膺^程中揮發(fā)分以擴(kuò)散形式釋放，而快速熱解加快了有機(jī)質(zhì)化學(xué)鍵的斷裂速度，揮發(fā)分受溫度梯度、揮發(fā)分濃度梯度的影響形成強(qiáng)制對流釋放。強(qiáng)制對流式快速釋放過程有助于打開炭化物內(nèi)的孔道，起到擴(kuò)孔和造孔的作用。但是如果升溫速率過快，焦油渣在極短時間內(nèi)溫度驟升至1000℃，導(dǎo)致焦油渣中揮發(fā)分瞬時大量釋放，但孔道容積有限，氣體無法及時排出，導(dǎo)致孔道坍塌，形成大量積炭，進(jìn)而導(dǎo)致SBET和Ds突然減小。這一點在SEM實驗中也得到了證實。

表面分形維數(shù)主要用來描述物體微觀表面的空間立體結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r。一般表面分形維數(shù)越大,所對應(yīng)的立體發(fā)展越顯著。根據(jù)以上不同溫度和升溫速率下表面分形維數(shù)的發(fā)展變化規(guī)律可知，焦油渣在炭化過程中隨著溫度的升高和升溫速率加快經(jīng)歷了“立體發(fā)展-逐漸衰落”的過程。

3 結(jié)論

（1）在炭化過程中，隨升溫速率和炭化終溫的升高，微孔結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出先增加，后又逐漸發(fā)展為過渡孔和大孔的趨勢；而當(dāng)炭化終溫過高（≥1000℃）時，孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)燒結(jié)熔融、孔道坍塌現(xiàn)象。

（2）炭化物的表面分形維數(shù)均滿足2.5≤Ds≤3，表面復(fù)雜程度較高；分形維數(shù)與BET 比表面積、總孔容、平均孔徑不存在直接關(guān)系，但是與微孔面積占比和微孔容積占比存在較好的一致性。

（3）炭化處理在焦油渣內(nèi)部形成了發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)、過渡孔結(jié)構(gòu)和極不發(fā)達(dá)的大孔結(jié)構(gòu)；隨著溫度的升高和升溫速率的加快，孔結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了“立體發(fā)展-逐漸衰落”的過程。

（4）當(dāng)控制炭化終溫850℃、終溫停留時間45min、升溫速率20℃/min 時，炭化物的表面分形維數(shù)達(dá)到最大值，表面立體發(fā)展最顯著，微孔結(jié)構(gòu)占優(yōu)勢，可為后續(xù)活性炭制備過程提供優(yōu)質(zhì)的前體。

符號說明

Aad—— 空氣干燥基灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

C—— 常數(shù)

Cad—— 空氣干燥基碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Ds—— 表面分形維數(shù)

E—— 熱解終溫，℃

FCad—— 空氣干燥基固碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Had—— 空氣干燥基氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Mad—— 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Nad—— 氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

Oad—— 氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

p—— 氣體飽和壓力，Pa

p0—— 氣體平衡壓力，Pa

Sad—— 硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

SBET—— BET比表面積，cm2/g

SAV—— 平均孔徑，nm

t—— 停留時間，min

U—— 升溫速率，℃/min

Vad—— 灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

V—— 相對壓力為p0/p時所吸附氣體的容積，cm3/g

V0—— 完全單分子吸附氣體的容積，cm3/g

Vtotal—— 總孔容積，cm3/g

w—— 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

下角標(biāo)

d—— 空氣干燥基

0—— 開始吸附前

s—— 比表面積

BET—— BET比表面積測試法

AV—— 平均值

total—— 總和