高硫煤基活性炭的批量制备
第28卷 第3期2005年7月
煤炭转化
COA L CON V ERSION
V ol.28 N o.3Jul.2005
*湖北省科技攻关项目(2004AA301C79).
1)讲师、硕士;2)教授、硕士;3)硕士;4)讲师、博士;5)助理工程师、硕士,武汉科技大学化工与资源环境学院,430081武汉;6)高级工程师、硕士,武汉钢铁集团焦化公司,430080武汉收稿日期:2005 02 07;修回日期:2005 05 28
高硫煤基活性炭的批量制备
*
毛 磊1) 童仕唐2) 张海禄3) 吴晓琴4) 崔正威5) 王大春6) 常红兵6)
摘 要 在以高硫低阶煤为原料,采用硝酸钾预氧化后加KOH 化学活化的工艺制备活性炭的小试研究基础上,进行了高硫煤基活性炭的批量反应器设计和批量制备实验.原料煤样批处理量1.5kg~2.5kg ,在碱炭比为2.0 1,活化温度850 ,活化时间2.0h 的条件下,经酸洗后制备的活性炭苯酚吸附量达233.34mg/g,碘吸附量达1405.00mg /g.
关键词 高硫低阶煤,化学活化法,活性炭,批量制备中图分类号 T Q424.1+1
0 引 言
活性炭具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积,吸附性能良好,有着广泛而重要的应用.煤炭具有高碳含量、资源丰富和价格低廉等优势,成为制备活性炭的重要原料.其中,高硫低阶煤变质程度低,含氧量高,微孔发达;另一方面,高硫煤中硫在高温下与煤大分子发生非选择性硫化反应和交联反应,使煤炭化后形成非石墨化炭素前驱体,对活性炭的制备非常有利.所以,利用高硫煤制备活性炭,不仅能降低制备成本,还可为高硫低阶煤的综合利用提供新途径.目前,对用高硫煤制备活性炭尚无工业应用的报道.本研究以湖北松滋煤矿高硫、低变质程度的劣质煤为原料,在实验室前期研究[1]基础上,进行了高硫煤基活性炭批量反应器的设计和批量制备,探寻装置规模放大后工艺参数的变化和影响因素,为工业放大提供技术依据.
1 实验部分
1.1 实验原料与试剂
所用煤样来自湖北省松滋煤矿,与小试研究所用煤样来自同一矿区,其硫含量为3.69%,系高硫煤.用密度为1.35g /cm 3~1.40g /cm 3的ZnCl 2溶液对煤样进行初步洗选并晒干后,用对磙破碎机破碎至<3mm,再用振动磨将煤样磨至<100目、<0.3m m 和<0.5m m 三个粒度,<100目的煤样占总量85%,其他占15%.
采用国标GB212!77[2]对各粒级煤样进行了工业分析,结果见表1.
表1 煤样的工业分析(%)
T able 1 Pr ox imate ana lysis o f coal samples(%)
Particle size M ad V A d FC d <100m esh 1.7210.3433.5554.39<0.3mm 1.3610.4839.5448.62<0.5mm
1.26
11.05
44.01
43.68
所用试剂硝酸钾KNO 3,氢氧化钾KOH ,双氧水H 2O 2,无水乙醇C 2H 5OH ,盐酸H Cl,氢氟酸H F,均为工业级.1.2 反应装置
1.2.1 反应器构造
反应管有效加热容积按预定处理批量5kg 设计.炉膛有效加热高度为800mm,内孔直径150mm.反应管总长1310mm,管径D 108?9.5mm,按装料高度700mm 计,实际可装料量为6.5kg.反应器顶、底部的气管直径D 12?2.0mm.底部以焊接方式联接,以便将反应管插入炉膛.顶部出气管与反应管以法兰联接,以方便装卸物料.顶部出气管与一胶管联接,经洗涤后排入通风柜.反应装置见第60页图1.1.2.2 反应器材质
反应管的材质必须能抵抗高温条件下强碱的腐蚀
作用和操作温度的冷热骤变.采用316L 不锈钢材质
.
图1 反应装置
F ig 1 Scheme of ex per iment al appar atus 1!!!N 2cy linder;2!!!P ressur e reducing valv e;3!!!Rotated vo lumetric meter ;4!!!T emperature pro gr ammed contro l;5!!!T her mocouple;6!!!F ur nace;7!!!Reacto r
tube;8!!!T ail gas scrubber
1.2.3 反应器加热装置
加热炉的额定功率为8kW,升温速率和控温时间采用32段可控硅程序控温仪.温度测定采用铂铑热电偶.测温点固定在离反应器底部385mm 处.1.3 活性炭批量制备1.3.1 物料配比
根据小试结果[1]
,碱炭比在2.5 1时获得的活性炭比表面积最大,苯酚吸附量最高.考虑批量生产时的实际条件与小试相比可能有所变化以及制备成本问题,批量实验碱炭比的变化范围为1.5 1~2.5 1.氧化剂KNO 3及水的用量分别为煤料量的
5%和2.5%.此外,加入一定量的双氧水(煤料量的1%)以助氧化作用;加入无水乙醇约1%以增大煤粉表面润湿性和增加混合物的塑性.
1.3.2 反应物料的混合方式
按预定配比将煤样和KNO 3混合,先加水后加双氧水,以边搅拌边加入方式与煤样混合,直至混合均匀;加入少量无水酒精混匀,最后将KOH 混入物料中,同时充分搅拌.根据实验经验,在水加入量适当情况下,物料会经历一个早期氧化、自动升温的过程,形成可流动的浆料,冷却固化再装料,后期反应
就平缓得多,可消除爆炸的隐患.所以,实际操作时,在混料后再困料半小时以上,以诱发氧化反应发生,经历一个胶液形成阶段,并令其固化后再装料反应.1.3.3 加热制度
小试结果表明[1]
,预炭化阶段反应温度为600 ,反应时间为0.5h 为最佳条件,而活化阶段以反应温度大于850 ,活化时间大于1.5h 为最佳条件.因此,批量制备实验时,预炭化阶段和活化阶段温控点均选择与小试相同,但由于大装置加热速率不如小装置快,恒温时间应相应延长,将预炭化阶段600 下恒温时间延长至1h,活化阶段850 下恒温时间延长至2h.在预炭化阶段,反应物料需经历熔融、干燥和氧化等过程,如升温过快,氧化速率过高,产生大量气体,轻者使物料膨胀流入反应器排气管,导致排气管堵塞,重者由于气管堵塞,潜在爆炸可能.为实现安全操作,采取5 /m in 缓慢加热方式,并在200 和350 等温度点也进行了各1h 的恒温处理.在活化处理阶段已基本消除上述潜在的危险性,采用10 /min 的加热速率,并直达850 恒温点.升温程序见图 2.
图2 升温控制程序图
Fig.2 Scheme of t em perat ur e pr og ramming
1.3.4 卸料与洗涤
反应结束,为防止产物被氧化,将反应器排气管与氮气瓶相联,在维持氮气分压为0.002M Pa 的惰性气氛保护条件下冷却至室温时卸料.反应产物先用大量热水洗涤数次,除去残留的碱.当洗涤液pH 值接近8后,改用质量浓度10%的盐酸溶液在煮沸条件下多次洗涤,至H 2S 气味明显减少,酸洗液仍
显酸性时再用净水洗涤.加压条件下用板框过滤机过滤,并用净水洗涤滤饼,至pH 值接近中性为止.滤饼于105 下干燥、研磨,贮存于磨口瓶中待用.1 4 活性炭吸附性能测定
按国标GB/T12496.5!90和GB/T12496.7!90[3,4]测定活性炭苯酚吸附量和碘吸附量,评价活
60
煤 炭 转 化 2005年
性炭吸附性能.测定结果见第61页表2.
表2 活性炭的苯酚吸附值与碘吸附值
T able2 A dso rption capacity o f phenol and iodine of
activated carbon obtained
Sam ple
Prepare conditions
Particle size of
coal sam ple
Ratio of KOH
to carb on W ashing w ith acid
Adsoption of phenol/
(mg#g-1)
Ads orption of
iodine/(mg#g-1)
Activated carb on0823Fin e grain ed2 5 110%H Cl on ly161 66777 42
Activated carb on1020Fin e grain ed2 0 110%H Cl and10%H Cl
plus4 5%HF180 471070 25
Activated carb on0924Fin e grain ed1 5 110%H Cl on ly167 26659 74 Activated carb on1009Coar se2 0 110%H Cl on ly84 13499 43
2 结果与讨论
2.1 碱炭比对活性炭吸附性能的影响
根据前期研究[1],碱炭比是影响活化作用最为关键的因素,在2.5 1时制取的活性炭性能最优.在批量制备时考虑到各种因素的综合影响,研究了KOH/C范围从1.5 1~2.5 1的变化.结果表明,在实验范围内,以2.0 1时制得活性炭吸附性能最好.KOH/C低于此值,活性炭吸附性能明显下降,而高于此值时,活性炭吸附性能也有所降低.考虑到该碱炭比系首次实验,操作经验不足,可能有未反应完全的炭块流入产品中,使活性炭性能降低.所以,对于高碱炭比下产品性能下降的说法是否成立还有待进一步实验证实;另外,碱炭比为1.5 1时制取的活性炭吸附性能接近于碱炭比为2.5 1时制取的活性炭,因此,从实用角度考虑,对于某些活性炭比表面积要求不太高的场合,可采用较低碱炭比的制备条件,以降低制备成本.
2.2 灰分对活性炭吸附性能的影响
活性炭中灰分是影响吸附性能的杂质,为加强酸洗效果,在采用10%H Cl初次洗涤之后,再用4.5% HF和10%HCl混合溶液进行二次洗涤,活性炭中的灰分得到大幅度下降.洗涤效果见表3和表4.结果显示,活性炭经过二次洗涤处理后,苯酚吸附量和碘吸附量均有大幅度提高.因此,有效地降低原料中灰分,不仅可提高活性炭产率,更重要的是可大幅度提高产品的综合性能.
2.3 煤样颗粒度对活性炭吸附性能的影响
原料煤粒度对活化作用影响很大,原料粒径的大小直接影响原料与活化剂接触得充分与否.如表2中所示,试样1009是以<0.5mm的粗粒煤样为原料,在与1020试样相同条件下制备的活性炭,其苯酚吸附值和碘吸附值均不足1020试样的一半.根据前期研究结果[1],采用本技术制备的活性炭其孔结构以微孔为主,多在10nm~20nm.反应过程中颗粒表面较易发生活化作用.随着活化过程继续进行,活化介质必须通过微孔扩散进入颗粒内部,使活化过程成为扩散控制.因此,煤样制备是采用该法制备高性能活性炭的一个关键步骤.批量实验结果表明,以粒径小的煤样为原料制备的活性炭吸附性能较优.
表3 活性炭的工业分析(%)
T able3 Pr ox imate analy sis o f activated
ca rbon obtained(%)
Sam ple No.M ad V daf A d FC d
0823
A1)0.8613.8331.9453.38
B2) 1.1511.3332.6354.90 0924
A0.878.0047.0144.13
B0.647.9228.8162.63 1009
A 1.1812.1955.2131.42
B 2.2113.3438.2246.23
1020
A 1.9012.1129.2756.72
B0.877.9119.1672.06
Note:1)Primary acid wash ing(10%HCl);2)Secondary acid w ashin g(4 5%H F+10%H Cl).
表4 二次洗涤后活性炭苯酚吸附值与碘吸附值T able4 Adsor ption capacity of phenol and
io dine o f act ivated carbon with
secondar y acid washing
Sam ple No.Adsorption of phenol/
(mg#g-1)
Adsorption of iodine/
(m g#g-1) 0823173 75986 11
1020233 341405 00
0924193 17986 14
1009120 83681 31 2.4 对改进反应装置设计的进一步设想
实验发现,在反应预炭化阶段,反应物料经历熔
61
第3期 毛 磊等 高硫煤基活性炭的批量制备
融、干燥和氧化等过程,产生大量气体,物料膨胀流入反应器排气管,导致排气管堵塞,潜在爆炸可能.批量制备活性炭的实验过程中,曾出现过几次轻微爆炸情况.因此,可考虑将反应管上部容积加大,给物料膨胀预留足够空间,不致于使排气管堵塞,可消除爆炸隐患.
3 结 论
1)以高硫、低变质程度的劣质煤为原料,经KNO3氧化和炭化预处理,采用KOH为活化剂制取活性炭的小试工艺条件基本可用于活性炭批量制备.
2)批量制备碱炭比为2.0 1时,活性炭吸附性能最好.但即使采用较低碱炭比1.5 1,仍可获得优良活性炭.
3)批量制备的活性炭苯酚吸附量达233.34 m g/g,碘吸附量达1405.00mg/g.
4)通过二次酸洗可大幅度降低活性炭中灰分含量,提高活性炭吸附性能.
5)批量制备时应注意由于物料膨胀引起排气管堵塞而可能产生的爆炸隐患,可适当增加反应器容积,降低装料系数.
参 考 文 献
[1] 童仕唐,王大春,原栋柱.高硫煤基高比表面积活性炭的制备与表征.煤炭转化,2004,27(4):54 58
[2] 杨光地.煤化学实验.北京:冶金工业出版社,1986.18 27
[3] 朱水兰,吴秀娟,陈君珍等.木质活性炭检验方法苯酚吸附值.国家标准全文数据库,1991
[4] 朱水兰,吴秀娟,陈君珍等.木质活性炭检验方法碘吸附值.国家标准全文数据库,1991
PILOT SCALE OF DEMONSTRATIO N FOR PRODUCING
ACTIVATED CARBON FROM HIGH SULPHUR
OCCURRING LOW RANK COAL
Mao Lei Tong Shitang Zhang Hailu W u Xiaoqin Cui Zhengwei
W ang Dachun and Chang Hongbing
(College of Chemical E ngineer ing,R esour ce and E nv ir onment,Wuhan
Univ er sity of S cience and T echnology,430081Wuhan;
Wuhan I ron and Steel Comp any,430080Wuhan)
ABSTRAC T On the basis of studying in lab scale of pro ducing active car bon in pr ocess of com bination o f ox idatio n w ith KNO3and activatio n w ith KOH by using high sulphur occurring coal as the raw m aterial,a pilo t scale of demonstration pro ceeded in a batch v olume of8L reacto r w ell desig ned has been made.T he r esults show ed that the activated carbon obtained has capability of adsorptio n for pheno l as high as233.34mg/g and capability of adsorption for io dine as hig h as 1405.00m g/g w hen conditions fo r carbonized m aterial preparation are as fo llow:ratio o f KOH to car bon of2.0to1,activ ated tem perature o f850,and activ ation time o f2h as w ell.
KEY WORDS hig h sulphur occurring low r ank coal,chemical activ ation,activated carbon, pilot scale
62 煤 炭 转 化 2005年
煤基活性炭的定向制备与再生研究
煤基活性炭的定向制备与再生研究 煤基活性炭的定向制备与再生研究 摘要：对煤基活性炭生产过程中炭化与活化的机理展开了详细的分析和论述，同时分析了制备过程中影响质量的因素，并且具体分析了活性发电极材料的定向制备。介绍了活性炭再生以及评价方法，为煤基活性炭的快速发展提供参考。 关键词：煤基活性炭；炭化；活化；再生 中图分类号： TQ424.1 文献标识码： A 文章编号： 引言：活性炭又叫多孔炭，是一种具有高度发达的孔隙结构和极大表面积的人工炭材料，其物理化学性质稳定，耐酸碱，能经受水湿、高温及高压，不溶于水和有机溶剂，使用失效后可以再生，是一种循环经济性材料。并且活性炭的制备原料十分广泛，主要分为木质类和煤质类原料。木质类原料主要有果壳，农作物秸秆及纸浆废液等；煤质类原料主要有褐煤，无烟煤，焦炭煤及石油，石油沥青焦等。 一、煤基活性炭的生产 1、炭化 煤基活性炭的生产工艺中，炭化的主要目的是使煤分子结构中的含氧官能团断裂并使得自由基芳环进行分解聚合，从而可以增加碳的含量，为活化过程中需要形成的孔隙碳结构进行培育。煤基活性炭的炭化过程，简单的说就是在隔绝空气，不加入化学品的条件下热解。炭化过程首先是包括氢、氧等大部分的非碳元素经过分解之后，以气态的形式释放，之后一些自由的碳元素互相结合，形成有序结构，也就是石墨微晶单元形式，然后，那些无序的碳就可以填充进去，经过活化之后形成发达的空隙结构活性炭。 2、活化 煤基活性炭的活化过程就是利用水蒸气和二氧化碳等对碳进行 弱氧化的过程。活化过程分为化学活化法和物理活化法，所谓化学活化法是将化学药剂与含碳的物质进行混合，然后结合炭化进行活性炭的生产；而物理活化法是利用水蒸气和二氧化碳、氧气等与含碳物质
活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用 宋阿娜1 （北京林业大学，材料科学与技术学院林产化工系） 摘要：近些年来，活性炭已经成为我们生活中以及工业中常见的吸附剂，它具有比表面积大，选择性吸附强等特点。活性炭的制备方法分为物理活化法（即气体吸附法）和化学活化法。气体活化中的气体活化剂有水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体，化学活化法中的化学药品活化剂有氯化锌、磷酸和碱。活性炭在工业、农业、食品、医药等领域都有广泛应用。根据吸附和运用对象的不同，可以分为气相吸附，液相吸附，作为催化剂和催化剂载体的应用以及在医疗方面的应用。活性炭可以多次重复再生使用，对环保起到了重要作用，并且有很好的发展前景。 关键词：活性炭；制备；应用；活化；净化 1.概述 活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的碳质吸附材料。在一定的条件下，对液体或气体的某一或某些物质进行吸附脱除、净化、精制或回收，从而实现产品的精制和环境的净化（蒋剑春，2010）。时至今日，活性炭已经被广泛应用于工业、农业、国防、交通、食品、医药、环境保护等各个领域，并且活性炭使用失效后可以用各种办法进行多次反复再生。 活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，经碳化和活化而制得的多孔性吸附剂。活性炭的吸附大多数是物理吸附，即范德华吸附，也有化学吸附。 活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状结晶和将它们联系在一起的碳氢化合物构成，固体部分之间的间隙形成孔隙，赋予活性炭特有的吸附功能。一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成，大孔孔径为50~2000nm，中孔为2~50nm，微孔孔径小于2nm。 2.活性炭的制备 2.1制备原理 活性炭是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为碳前驱体的原材料，在几百摄氏度的温度下炭化以后，在进行活化而制成的。炭化在惰性氛围气中进行，原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物，此刻的炭化产物的比表面积只有每克几十平方米左右。而具有发达的孔隙及其相应比表面积的活性炭是再需将该炭化产物用水蒸汽、二氧化碳或化学药品（如氯化锌）在高温条件下进一步活化而制得（[日]立本英机，安部郁夫，2002）。活化后的活性炭再根据需要制成不同形状和大小的产品。其中活化是很重要的一步。 2.2制备方法 2.2.1气体活化法
活性炭的生产方法及工艺
活性炭的生产方法及工艺 作者：易择活性炭 上文我们分享了目前市场上有哪些活性炭：按材质分主要有煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭等；按形状分类有不定型颗粒炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭、粉末活性炭等。 那么活性炭是如何生产的？是经过怎样的生产工艺得到的呢？这次我们以煤质活性炭的生产过程为例，来聊聊活性炭的生产方法和工艺。 01原料选择 按原理来说，所有的煤炭都可以生产制作成活性炭。但因不同的煤质生产的出来的活性炭品质有很大差异，为了更好的适应市场和让资源得到合理的利用，目前国内煤质活性炭的生产原料，主要采用山西大同地区的弱粘结性烟煤和宁夏的太西无烟煤。 此外，新疆烟煤也适宜制作活性炭。近几年受新疆地区煤层开发和经济发展的影响，现在采用新疆烟煤生产活性炭的厂家也越来越多。另外陕西神木地区也有部分企业使用当地烟煤生产活性炭，但活化出来的产品吸附值普遍较低，碘吸附值主要在400-700mg/g（国标87标）。 02炭化活化工段 “活性炭是一种含碳材料经过炭化、活化处理后的炭质吸附剂”，据此句定义可知生产活性炭有两个必备的工段，就是炭化和活化。 炭化是活性炭制造过程中的主要热处理工艺之一，常采用的设备主要有流态化炉、回转炉和立式炭化炉。
煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除，排除了原料中的挥发分和水分，而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物，使得炭颗粒形成了初步孔隙，具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后，我们称之为炭化料，炭化料已经具备了一定的吸附能力，但吸附能力极低，经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。 活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法（也称气体活化法）和化学活化法。 煤质活性炭常用的活化方法是物理活化法，以水蒸气、烟道气（水蒸气、CO2、N2等的混合气）、CO2或空气等作为活化气体、在800-1000℃的高温下与炭化料接触进行活化（实际生产过程中最常使用烟道气）。 活化过程通过开放原来闭塞的孔隙、扩大原有孔隙和形成新的孔隙三个阶段达到造孔的目的。活化主要是通过活化炉设备进行活化反应造孔，当下主流有斯列普炉（SLEP）、斯克特炉（STK）、耙式炉、回转炉，目前在国内斯列普炉是使用最多的气体活化法炉型。 03成品工段 成品工段主要是根据应用需要制作成粒度不同的产品，对于颗粒炭，主要有破碎、筛分和包装三个过程。 破碎设备通常是采用双辊式破碎机，通过调节双辊之间的间隙大小，控制产品的粒度大小，以提高合格粒度筛分的得率。 筛分设备通常采用振动筛，将破碎后的物料筛分成粒度较大、合格和粒度较大的三种。在实际生产过程中往往会在振动筛上加多层筛网筛出几种粒度范围内的产品，最后将粒度合格的产品进行包装销售。工业应用中通常采用500kg/包和25kg/包的方式进行包装。另外在生产过程中，对于特殊用途的产品也会用去石机和除铁机以降低产品的灰分。 对于粉末活性炭，主要是通过磨粉和包装两个过程。磨粉现在基本上大多工厂都是采用雷蒙磨设备生产，通过调节磨机的分析器可以生产出粒度为200目和325目的成品粉炭。 04深处理工段 针对某些特殊用途的产品，会将成品炭再进行酸洗、碱洗、水洗等深加工处理。
污泥制备活性炭及其应用研究报告
科技大学高新学院 结 课 论 文 科目：化工安全 ：泽根 学号：1204060229 班级：安单1201
污泥制备活性炭及其应用研究 [摘要]国污水处理事业的迅猛发展使得城市污水污泥数量与日俱增。若污泥处理处置不当，必将造成严重的二次污染。因此必须高度重视污水污泥的科学处理处置问题。分析污泥的来源与组分，对污泥制备活性炭的国外研究现状及实际应用进行研究，提出了污泥制备活性炭目前存在的问题。 近年来，活性炭在环境保护领域的应用越来越广泛，吸附工艺也越来越成熟，同时活性炭的需求量也越来越大。我国是活性炭生产大国，1997年活性炭产量仅次于美国，位居世界第二。但是我国的活性炭质量一直都比较低，并且以煤和木材为原材料的话活性炭加工工艺对环境破坏非常大。而城市污水处理厂大规模兴起和生物处理发的迅速发展，必将产生大量活性污泥。作为污水处理的副产物，城市污泥是一类特殊的固体废物，其产生量大，成分复杂，由胶体、无机颗粒、有机残片、细菌菌体等组成，是组成非常复杂的非均质体，含有60%～80%的有机物，被世界水环境组织命名为“生
物固体”，表明了污泥具有资源化的潜质。将污泥制成活性炭是很有发展前景的污泥资源化的处置方式之一，它在保证了污泥不会造成二次污染的基础之上，还能制得活性炭吸附材料。 1污泥的来源与组分从元素的角度来讲，污泥中的有机物主要包含碳（C）、氢（H）、氧（0）、氮（N）、硫（S）、氯（C l）等六种元素。从化学组成的角度来讲，污泥中的有机物组成包含毒性有机物、有机生物质和有机官能团化合物和微生物。污水处理厂的剩余活性污泥的主要组成成分为有机物，粗蛋白质大概占60%～70%，碳水化合物大约占25%左右，其无机灰分的含量仅为5%左右。 2污泥制备活性炭的国外研究现状污泥基活性炭的活化方法主要有物理活化、化学活化和化学-物理联合活化等。 2.1物理活化法物理活化法主要包括直接热解法和气体活化法。 2.1.1直接热解法直接热解法是指在氮气气氛的保护作用下，将污泥置于电阻炉中，将污泥加
活性炭生产工艺简介
1.煤质活性炭主流生产工艺及产污分析 （1）生产工艺流程 煤质活性炭生产工艺主要工序为破碎磨粉、成型、炭化、活化、成品处理等。 回转炉炭化、斯列普炉活化工艺流程是国内煤质活性炭生产的主流工艺,主要分布在宁夏、山西,约占全国煤质活性炭生产企业总数的7２%。 图1 活性炭生产工艺流程图 合格的原料煤入厂后,被粉碎到一定细度(一般为200目)，然后配入适量黏结剂(一般为煤焦油）在混捏设备中混合均匀，然后在一定压力下用一定直径模具挤压成炭条,炭条经炭化、活化后,经筛分、包装制成成品活性炭。 （2）生产过程中的排污节点、污染物排放种类、排放方式
破碎磨粉工序排放颗粒物（煤尘）,排放方式主要是有组织排放。 成型工序排放颗粒物(煤尘）、挥发性有机物,多以无组织形式逸散。 炭化、活化工序排放的主要污染物为颗粒物、SＯ2、NO X、苯并[a］芘（B ａP)、苯、非甲烷总烃（ＮMＨＣ）及氰化氢(ＨCN），排放方式为有组织排放。具体详见下表。 表１煤质活性炭污染物排放方式、排放种类、行业特征污染物 (３）无组织排放 煤质活性炭工业生产过程无组织排放节点有混捏成型工序、煤焦油储罐区、炭化工序车间门窗处、成型料晾晒场等。排放的污染物为挥发性有机物和一氧化碳。 污染末端治理 （1）磨粉、混捏、成品筛分包装工序粉尘治理 活性炭行业磨粉、混捏、成品筛分包装工序产生粉尘污染,磨粉工序生产设备内产生的粉尘经旋风除尘器及布袋除尘器收集，并作为原料回用，除尘效率98%以上。新建和大型企业成品筛分包装工序有回收设施回收，规模较小企业存在无组织排放现象。混捏工序无组织废气无处理措施,通过标准制定，引导企业
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用 活性炭是用生物有机物质（包括煤、石油和沥青等在内）经过炭化、活化等过程制成的一种无定形炭。它具有多孔结构、巨大的比表面积、吸附容量大、速度快和饱和可再生等特点，能够有效地去除水中的臭味、天然和合成溶解的有机物、微污染物以及一些大气中的污染气体等，但是普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故普通活性炭需要进一步的改性，满足实验和工程需要。现在常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。 标签：活性炭；改性方法；水处理 活性炭是一种吸附性很强的环境友好型吸附剂，有很好的吸附性能和催化性能。活性炭的原料来源广泛并且具有很高的安全性和稳定性，具有耐酸碱、耐热、易再生等特点。实践表明，活性炭对水中溶解的有机溶剂有很好的吸附性能，对水质浑浊有明显的澄清作用，并且能够去除水中的异味、臭味等，还能够过滤水中的微生物，因此在水处理行业中有着非常广泛的应用。本文就活性炭的改性方法和其在水处理方面的应用进行了简述，旨在为活性炭及其改性产物在水处理行业中的应用提供一定参考。 1、活性炭的改性方法 1.1表面氧化改性 表面氧化改性是通过氧化剂对活性炭进行处理，从而使活性炭表面的官能团发生氧化，提高含氧的官能团（羧基、酚羟基、酯基等）数量，增强活性炭的亲水性能，即极性，增强对极性物质的吸附能力的改性方法，常用的氧化剂主要是双氧水、硝酸、臭氧、高氯酸等。其中硝酸的氧化性最强，能够产生许多的酸性基团，其他氧化剂则相对温和，可以用于调整活性炭的表面酸性。氧化改性后的活性炭材料表面几何形状更加均匀，并且使用不同的氧化剂能够得到韩阳官能团数量和极性不同的活性炭材料，其中，酸性含氧官能团含量的多少与氧化程度有很大的关系。 1.2 活性炭表面化学性质的改性方法 活性炭表面化学性质的改变主要是通过一定的方法改变活性炭表面的官能团以及表面负载的离子和化合物，从而改变其表面的化学性质达到活性炭的吸附能力的提高。活性炭表面化学性质改性方法可分为：表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法、酸碱法等。在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更好的改性效果。 1.2.1 表面氧化法
煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能
第34卷第2期煤 炭 学 报V o.l34 N o.2 2009年2月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY F eb. 2009 文章编号:0253-9993(2009)02-0252-05 煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能 张传祥1,2,张 睿1,成 果1,谢应波1,詹 亮1,乔文明1,凌立成1 (1 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;2 河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作 454000) 摘 要:以太西无烟煤为原料、KOH为活化剂制备高比表面积的活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性.在碱炭比为4 1,800 条件下活化1h制备的活性炭比表面积达3059m2/g,总孔容为 1 66c m3/g,中孔率63%.该活性炭在3m ol/L KOH电解液中的比电容为322F/g,大电流密度 下充放电时的比电容保持率高,漏电流仅有0 06mA,是理想的超级电容器电极材料. 关键词:活性炭;超级电容器;比表面积;比电容 中图分类号:TQ536 9 文献标识码:A Preparation and electroche m ical properties of coal based activated carbons Z HANG Chuan x iang1,2,Z HANG Ru i1,C HENG Guo1,X I E Y i n g bo1, ZHAN L iang1,Q I A O W en m ing1,LI N G L i cheng1 (1 S t a t e K e y La boratory of Che m ic a lE ng ineeri ng,E ast China University of Sc i ence and Technol ogy,Shangha i 200237,Ch i na;2 School o f M ateri a l S cie nce and Engineeri ng,H e nan P olytec hn ic Un i versit y,Jiaozuo 454000,Ch i na) Abst ract:Anthracite fr o m Ta i x iCoa lM i n e w as activated by KOH to prepare h i g h perfor m ance activated carbons as electr odes for e lectric doub le layer capacitors(EDLCs).The effect of preparation para m eters on the properties o f acti v ated car bons w as i n vesti g ated and t h e ir EDLC properties w ere m easured i n3m ol/L KOH aqueous so lution. The surface area of t h e AC sa m ple prepared w ith KOH/coal ratio of4 1at800 for1h reaches3059m2/g,and its pore volum e is1 66c m3/g,i n w hich the m esoporosity is63%.The as prepared acti v ated carbons exh i b it lar ge capacitances(322F/g)and lo w leakage current(0 06mA). K ey w ords:activated car bon;super capac itor;spec ific surface area;specific capac itance 电化学电容器(EDLC)又称超级电容器(super capac itor),是介于充电电池和电容器之间的一种新型的储能器件,具有功率密度大、循环寿命长、可快速充放电,安全和无污染等特点,是一种高效、实用和环境友好的能量储存装置[1-2].在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源、应急后备电源等许多领域都有广阔的应用前景及独特的应用优势[3-7].高比表面积活性炭因具有比表面积大、化学稳定性高以及导电性好等优点,一直是制造双电层电容器电极的首选材料.从容量、功率密度、阻抗等方面考虑,作为理想的电极材料,不仅要有高的比表面积,而且要有合理的孔径分布[4].煤作为高比表面积活性炭的前驱体具有以下优点[8-13]:首先,在煤中碳是主要元素,无烟煤的碳含量可达到90%;其次,煤 收稿日期:2008-02-24 责任编辑:柳玉柏 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50672025);国家自然科学基金重点项目(50730003);上海市 登山行动计划 基础研究重点项目(06J C14018) 作者简介:张传祥(1970 ),男,河南台前人,副教授,博士研究生 E-m ai:l zcx223@163 co m;联系人:张睿,男,山西静乐人,副教授.Te:l021-********,E-m ai:l z hangru i davi d@ecust edu c n
如何制作活性炭
现代农业以大量化肥代替原有农家有机肥的使用，以人工饲料代替农业废弃物饲料的使用，加之现代农业集约化和规模化的发展，打破了传统农业中废弃物的循环利用环节，结果造成了农业废弃物的大量积累，进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。因此，农业废弃物资源的合理利用已日益成为当前世界大多数国家共同面临的问题。国内外实践表明，农业废弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径。 活性炭是一种具有特殊微晶结构、发达孔隙结构、巨大比表面积和较强吸附能力的含碳材料。其化学稳定性好，具有耐酸、耐碱、耐高温等特点。作为一种优良的吸附剂，人们对活性炭的应用开发研究越来越多。20世纪70年代前，活性炭在国内的应用主要集中于制糖、制药和味精工业：后来又扩展到水处理和环保等行业;20世纪90年代，除以上领域外，扩大到溶剂回收、食品饮料提纯、空气净化、脱硫、载体、医药、黄金提取、半导体等众多应用领域[1-5]。 2农业废弃物利用现状 农业废弃物(agriculturalresidue)是指在农业和林业生产与加工过程中产生的副产品、数量巨大、具有可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点，是重要的生物质资源。主要有树皮、果壳、锯末、秸秆、蔗渣等。据有关资料，我国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿
m3，户均达1275.2m3，可解决农村能源短缺。以农作物秸秆为例，将目前的6.5亿吨秸秆转化为电能，按1kg秸秆产生电1千瓦时计算，就具有产生6.5亿千瓦时电能的潜力;作为肥料可提供氮大约2264.4万吨、磷459.1万吨、钾2715.7万吨;作为饲料，仅玉米秸秆就能提供1.9～2.2亿吨。然而，目前我国农业废弃物的利用率却很低乃至没有利用。因此，农业废弃物一方面成为最大的搁置资源之一，另一方面又成为巨大的污染源[6]。 从资源经济学的角度上看，农业废弃物本身就是某种物质和能量的载体，是一种特殊形态的农业资源，蕴含着丰富的能源和营养物质。目前，随着石油、煤炭等不可再生资源的日益短缺，越来越多的国家特别是发达国家已经把农业废弃物等可再生资源的转化利用列入社会经济可持续发展的重要战略，以农业废弃物等可再生资源为原料制备工业新产品的研究引起了世界各国的关注。在我国，随着经济的迅速发展，开发利用农业废弃物资源，逐步补充或替代化石资源，是关系到我国社会经济可持续发展的重大问题。 3农业废弃物制备活性炭及其改性 目前活性炭制备原料的使用也是由木屑和木片到煤和各种 农林产品的充分利用。产品由单一品种向多品种发展：由低档活性炭向高档活性炭转变。农业废弃物制备活性炭的过程一般经过原料粉碎、压棒、炭化、活化、漂洗、烘干和活性炭粉碎等几个
一种改性活性炭的制备方法
一种改性活性炭的制备方法，黎福根，唐怀远Patents Publication number CN103043659 A Publication type Application Application number CN 201210548722 Publication date Apr 17, 2013 Filing date Dec 17, 2012 Priority date Dec 17, 2012 Publication number 201210548722.1, CN 103043659 A, CN 103043659A, CN 201210548722, CN-A-103043659, CN103043659 A, CN103043659A, CN201210548722, CN201210548722.1 Inventors 黎福根, 唐怀远 Applicant 湖南丰日电源电气股份有限公司 Export Citation BiBTeX, EndNote, RefMan Patent Citations (3), Classifications (1), Legal Events (3) External Links: SIPO, Espacenet 一种改性活性炭的制备方法 CN 103043659 A Abstract 本发明公开了一种改性活性炭的制备方法，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；其制备过程是先使用活性炭吸附铅离子；再使用碱将铅离子沉积在活性炭表面；最后通过热处理使氢氧化铅分解成氧化铅，并负载在活性炭表面；活性炭、铅盐与碱通过球磨方法发生化学反应，然后在保护气环境下通过高温处理制备。本发明制备工艺简单，生产周期短，易于工业化生产，设备投资较少；绿色环保；应用广泛；能够增大活性炭的比电容。 Claims(2) 1. 一种改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；所述的改性活性炭的制备过程是：1.先使用活性炭吸附铅离子； 2.再使用碱将铅离子沉积在活性炭
活性炭的制备
活性炭的制备 1 活性炭的制备原料 (1) 2 活性炭的制备方法 (1) 3 煤基活性炭的制备方法 (2) 4 煤基活性炭中的粘结剂 (3) 1 活性炭的制备原料 活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件[22]。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素，活性炭可用各种类型的碳质材料来制备，来源非常广泛，大体可以分为以下几类： ①有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等； ②植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等； ③煤及煤的衍生物，如各种不同煤化度的煤及其混合物。 原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤（褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤）、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳，表面化学性质活泼，孔隙率高、比表面积大，其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面，德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作，并取得了一定成果。 2 活性炭的制备方法 活性炭的制备方法主要可以分为：碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。碳化法是将碳质原料置于惰性气氛中，以适当的热解条件得到碳化产品的方法。其基本原理是基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应，表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中，碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出，从而在半焦上留下孔隙。碳化法适用于高挥发分原料，是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5～15°C/min，碳化温度多在500～
机电一体化在煤基活性炭生产上的应用
机电一体化在煤基活性炭生产上的应用 煤基活性炭生产行业的发展日渐蓬勃，其技术也被越来越关注。本文先从机电一体化技术单独分析开始，在介绍其功能原理的同时又简要分析了其技术优势。又从煤基活性炭生产工艺开始，探究出了其发展存在的问题，最后介绍机电一体化运用到煤基活性炭生产链上的种种优越性。 标签：机电一体化；煤基活性炭；特征模型；匹配对接 0 引言 随着全球科技的高速发展，各科类行业的交织发展在很大深度上得到推进，这也间接导致能源工程与机械工程行业在技术与设备方面进行改革的必要。经济全球化的来到，有关机构早已感受到改革趋势的紧迫性，要想在市场上稳固的立足，只能通过技术改造和生产模式转型。煤基活性炭作为一种优良的吸附性产品，在其生产过程中，运用机电一体化替换纯人力操作生产具有超前的优越性。 1 机电一体化的技术优势与应用现况 机电一体化作为一种新型科技机械技术，它的主要特性是指在传统的机械设备里引入电子计算机控制系统，使得普通机械生产设备变得智能化、系统化。从另外一个角度讲，机电一体化是把光学、信息学、微观加工学以及微机电一体化的新型技术。机电一体化不管是在数控领域、机器领域、还是集成制造领域都取得了很大的成效。 1.1 功能原理与应用解析 所谓机电一体化系统，原理上讲就是将机器、电子与通讯等独立功能与特性技术相结合为一体的高级综合系统，一款机电一体化系统的核心组成要素是总集成系统与子系统的对接接口设计。大多数机电一体化设备的总性能是由多个子设备的功能特性的协同效应来组成的，这就是机电一体化系统的总系统功能。对于机电单元件功能剖析，需要逐步探究机电对接特性来解决相关问题。而解决这类问题的一般思路就是将各个单元控件作为整体与相关功能部件融合，在充分考虑接口适配器的时候建立机电一体化接入口特性模型（见图1）来解析其功能特性。 1.2 技术优势 机电一体化技术具有的安全性高，不管是从监视、警报还是自我保护方面，都具备其独特的优越性，最大程度上降低安全系数；得益于机电一体化的高强数字处理与控制的特点，以及超高的灵活性，保证了其生产效率与质量；系统化运行模式对产品的加工与质量检测监控能够在最短时间内发现问题并做出正确的处理，保证流程的持稳运行。
活性炭的制备及再生研究进展.
013,V o l .30N o .12化学与生物工程 C h e m i s t r y &B i o e n g i n e e r i n g 基金项目:广东省科技计划项目(2012A 020602061收稿日期:2013-08-13 作者简介:周琴(1987-,女,江苏宿迁人,硕士研究生,研究方向:生物质转化和开发利用;通讯作者:黄敏,教授,E -m a i l :m i n _h u a n g @1 63.c o m 。d o i :10.3969/j .i s s n .1672-5425.2013.12.003活性炭的制备及再生研究进展 周琴1,2 ,沈健1,黄敏2 (1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113000;2.广东石油化工学院,广东茂名525000 摘要:活性炭具有吸附-脱附速率快、可再生等特点,是人们关注的热点。综述了目前活性炭的制备和再生方法,分析了它们的优缺点。指出随着人们环保意识的加强、对低能耗技术要求的提高,微波技术因其节能、省时、环保,在活性炭的制备和再生方面均具有广阔的应用前景。 关键词:活性炭;制备;再生 中图分类号:T Q 424.1文献标识码:A 文章编号:1672-5425(201312-0010-04 活性炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积,
表面可附加特殊官能团,具有吸附性能良好、化学性质 稳定、容易再生等优点[1,2] ,作为吸附剂、催化剂、催化 剂载体、 储存气体及电能、双电层电容器电极材料广泛应用于食品、医药、化工、环保等领域[ 3- 7]。随着人们生活水平的提高及环保意识的加强, 对活性炭的性能也提出了更新、 更高的要求,这也是活性炭未来发展的必然趋势[ 8] 。目前,活性炭产品除了常规的粉状炭、粒状炭、破碎炭、 柱状炭、纤维活性炭以外,还出现了超细活性炭粉末、蜂窝状活性炭、磁性活性炭、板状活性炭、球状活 性炭等[3] 。活性炭的制备原料十分广泛,几乎所有含 碳物质都可用来制备活性炭,主要可以分为木质和煤质,国内制备活性炭的最常用原材料是煤和椰子壳 [9,10] 。近年来,随着人们环保意识的加强、资源的短
新型碳材料及其应用
谈谈新型碳材料及其应用
谈谈新型碳材料及其应用 碳材料是一种古老而又年轻的材料，即有古老的产品也有现代科学技术进步所创新的产品，而新型碳材料就是由传统的碳材料经过一系列的加工工艺而制的一种新型材料。新型碳材料主要有活性炭、碳纤维、石墨烯、石墨、纳米碳管、金刚石、富勒烯、其他新型碳材料。新型碳材料具有密度小、强度大、刚性好、耐高温、抗化学腐蚀、抗辐射、抗疲劳、高导电、高导热、耐烧蚀、热膨胀小、生理相容性好登一系列优异的特性，是军民两用的新材料，被称为是第四类工业材料。应用于冶金、化工、机械、汽车、医疗、环保、建筑日常生活等领域。特别是航天和核工业部门不可缺少的工程结构材料。新型碳材料的发展和应用对提高军事实力和工业产品是竞争力都是至关重要的，已经成为衡量一个国家科技水平、军事和经济实力是标志之一。 活性炭是被其广泛使用的一种新型碳材料，其又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素，活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。在石化行业，活性炭在无碱脱臭乙烯脱盐水工艺中起到了关键的作用；在电力行业，活性炭被用于电厂水质处理及保护；在化工行业活性炭用于化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制过程中；在食品行业，它被用于饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭，在黄金行业，在黄金提取和尾液回收起到至关重要的作用；环保行业，被用于污水处理、
废气及有害气体的治理、气体净化，总之活性炭被其广泛的用于各行各业中。 碳纤维是新型碳材料家族中的又一个典型代表，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。不仅杨氏模量大，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性也出类拔萃。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，可以构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。总之碳纤维是被广泛用于民用，军用，建筑，化工，工业，航天以及超级跑车领域的。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。在纳电子器件方面，利用石墨烯加入电池电极材料中可以大大提高充电效率，并且提高电池容量；也可以应用于许多其他潜在的能源存储领域如超级电容器、电磁炮等。石墨烯可以代替硅生产超级计算机；在光子传感器、基因电子测序和隧穿势垒材料也有重要的用途。 纳米碳管，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是sp2杂化，形成六边形平面的圆柱面。各国都加紧了碳纳米管的应用研究，研制出具备良好储氢性能的碳纳米管和具备初步显示功能的碳纳米管显
煤基活性炭生产用斯列普活化炉生产工艺探讨
煤基活性炭生产用斯列普活化炉生产工艺探讨 肖宏生,张文辉 (煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013) 摘要:讨论了煤基活性炭生产用斯列普活化炉合理工艺的控制,探讨了降低煤基活性炭生产成本、提高活性炭质量的途径。 关键词:斯列普活化炉;工艺 中图分类号:T Q 424 1 文献标识码:A 文章编号:1006 6772(2001)01 0057 04 收稿日期:2001-01-10 作者简介:肖宏生(1965-),男,辽宁庄河人,工程师,长期从事活性炭产品开发和工程设计工作。 煤基活性炭是中国产量最大的活性炭产品,据统计,1999年中国煤基活性炭产量超过9万t,其中产品80%出口。中国煤基活性炭生产主要采用斯列普活化炉,斯列普活化炉是活化炉的一种,由于其具有生产能力大、产品质量均匀稳定、产品的吸附指标高、能同时生产多种规格活性炭、正常生产时不需外加热源、炉子使用寿命长等特点,因而被国内煤质活性炭厂广为采用。自20世纪50年代,中国从前苏联引进设计能力为1000t/a 斯列普活化炉后,经过国内几代科研人员的不断改进和重新设计,目前,斯列普活化炉已发展成设计能力为300t/a 、500t/a 、800t/a 、1000t/a 4个系列。其中500t/a 斯列普活化炉因其造价较低,产出较为合理,国内煤质活性炭厂多采用此炉型,但是国内活性炭厂500t/a 斯列普活化炉工艺控制存在一定差别。 斯列普活化炉工艺参数控制的合理与否直接关系到活化炉的产量、产品质量及炉子的使用寿命。斯列普活化炉工艺参数控制包括炭化料、加料与卸料、活化温度、蓄热室顶部温度、燃烧室温度、通 入活化炉的蒸汽压力与流量、通入活化炉的空气压力与流量、炉内压力、加热半炉氧含量、加热半炉与冷却半炉切换周期。 本文根据笔者多年经验就500t/a 斯列普活化炉的合理工艺参数的控制、生产成本的降低和产品质量的提高进行了探讨。 1 炭化料质量对斯列普活化炉操作的影响 炭化料是加入活化炉进行活化的原料。炭化料的质量直接影响活性炭的质量、产量及炉子的使用寿命。对炭化料的要求主要包括炭化料的热稳定性、强度、灰熔点、灰分含量、堆积重、粒度、挥发分、水分及水容量。 炭化料的热稳定性要好,其在高温下不能碎裂及有结块性。炭化料若有结块性,其在活化炉的补充炭化带就会结块堵塞活化炉的产品道;炭化料若在高温下碎裂,则会使料层致密,活化介质不易穿透料层,造成活化不均匀,产品的吸附指标难于提高,活化料中常有过烧现象即白点或白条。另外,由于炭化料的碎裂容易导致活化炉产品道膨料造成
活性炭的应用及发展过程
官网地址：https://www.wendangku.net/doc/2b1870862.html, 活性炭的应用及发展过程 活性炭是含碳的物质经过炭化和活化制成的多孔性人造炭质吸附剂。它具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，可用作吸附剂，催化剂和催化剂载体。 活性炭作为人造材料，是在1900年到1901年发明的，其发明者是拉费尔·王·奥斯特莱科，他采用化学活化法和物理活化法制造活性炭而获得专利。1911年，门高德博士在维也纳附近的工厂首次将活性炭工业化生产。当时的产品是粉状活性炭，这是世界上第一家工业化生产工厂。 回顾世界活性炭的发展历史，有两个主要的事件推动了活性炭事业的发展，一是第一次世界大战化学武器的应用；二是1927年发生在美国芝加哥自来水厂的饮用水恶臭事件。 1914年欧洲爆发了第一次世界大战，1915年4月22日，德国军队在欧洲战场伊普番河上使用了毒气；5月18日，在华沙附近的拉夫卡河又向俄国军队施放了毒气。1915年德军在比利时对毫无准备的英法联军使用6000个钢瓶施放化学毒气氯气18万公斤，造成士兵伤15000余人，其中约5000人丧生。 有“矛”必然会发明“盾”，有化学毒气必然会发明防毒武器。两个星期后，军事科学家就发明了防护氯气武器，他们给前线的每个士兵发了一种特殊的口罩，这种口罩里有用硫代硫酸钠和碳酸钠溶液浸过的棉花。 这两种药品都有除氯的功能，能起到防护的作用。但是如果敌方改用第二种毒气，这种口罩就无用武之地了。事实也是如此。此后不到一年，双方已经用过几十种不同的化学毒气，包括人们现今熟知的介子毒气及氢氰化合物。
官网地址：https://www.wendangku.net/doc/2b1870862.html, 因此人们一直在寻找一种能使任何毒气都失去毒性的物质才好。这种百灵 的解毒剂在1915年才被科学家找到，它就是活性炭。到1917年，交战双方的 防毒面具里都装上了活性炭，毒气对交战士兵的危害程度就大大降低了。 第二次世界大战中德国首次利用介子气引发了毒气战争，人们就开始寻求 避免受到毒气侵害的方法，而活性炭正是因为其能高效防止毒气的侵害，被广 泛应用于战争。这样就刺激了世界各国对活性炭的研究和生产。 1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事件。 这是由于原水中苯酚和消毒用的氯发生异臭所致。后来，德国等地的自来水厂 也发生了同样的事件，而这些事件都是用活性炭处理解决的。从此以后，环境 保护日益受到重视，政府的法令也日趋严格，不仅在净水方面，在其他领域也 得到广泛应用，由此，活性炭进入全面发展阶段。 50年代以前, 我们国家还没有活性炭的加工企业，每年进口30-50t；50年 代到1981年，国产活性炭开始上市，特别是1966年，从苏联引进斯列普活化 炉后有了规模化生产，国内生产能力逐步提升至10000t/a； 80年代末期到90年代末期，进入改革开放以后，国内开始建设大量的活 性炭厂，其规模也飞速发展，生产能力逐步从10万t/a发展到12万t/a；2000 年到2008年，生产能力持续增长，现已达到每年20余万t。
褐煤基活性炭和无灰煤基活性炭性能对比研究-
文章编号:１００１-９７３１(２０１７)０１-０１２４４-０５ 褐煤基活性炭和无灰煤基活性炭性能对比研究? 樊丽华１,２,王晓柳１,侯彩霞１,２,孔碧华１,梁英华１,２ (１．华北理工大学化学工程学院,河北唐山０６３００９; ２．河北省环境光电催化材料重点实验室,河北唐山０６３００９) 摘要:以褐煤和褐煤基无灰煤为原料,采用KO H直接活化法制备了高比表面积活性炭,对比了褐煤基活性炭和无灰煤基活性炭的灰分含量,比表面积,孔径结构及电化学性能.结果表明,褐煤和无灰煤在相同制备条件下可分别获得灰分为５．６１％和０．４９％的高比表面活性炭,将两种活性炭用于以３mol/L KO H为电解液的双电层电容器中,单电极质量比电容分别为１８２．４０和３３７．３８F/g.对比发现,对原料脱灰,可从根本上降低活性炭灰分,改变活性炭孔径结构.无灰煤基活性炭比褐煤基活性炭更适用于双电层电容器的电极材料,其充放电性能二倍率特性均优于褐煤基活性炭. 关键词:褐煤基活性炭;无灰煤基活性炭;灰分;孔结构;电化学性能 中图分类号: TQ４２４文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１７．０１．０４４ ０ 引言 双电层电容器(electric double la y er ca p acitor, EDLC)是一种公认的二有效的电力储存设备,具有电容量大二充放电过程简单二循环寿命长等诸多优点[１-４],属于低碳经济的核心产品[５].目前对EDLC的研究重点是寻找价格低廉,性能优异的电极材料.活性炭(ACs)是现阶段工业化使用最多的电极材料[６-７].常用的活性炭原料有:果壳[８]二石油焦[９]二煤[１０]等.我国褐煤资源丰富,占全国煤炭储量的１６％,以褐煤为原料制备EDLC用活性炭电极材料,是褐煤资源化利用的重要途径之一. Graz y na等[１１]以灰分为９％的褐煤为原料,使用蒸汽活化法,制备了比表面积１１１０m２/g的未脱灰活性炭,此活性炭在６mol/L KO H电解液的EDLC中,其比电容仅为１３０F/g;Xin g等[１２]以灰分为３．７０％的印尼褐煤为原料,采用微波活化法制备活性炭,经HCl 酸洗除灰后,在以３mol/L KO H为电解液,５０mA/g 电流密度下的EDLC中比电容可达３７０F/g.Li 等[１３]用脱灰后的内蒙古褐煤为原料,使用ZnCl２活化法制得活性炭.此活性炭用HCl溶液酸洗除灰,在６mol/L KO H电解液,５００mA/g电流密度下,比电容为２０７．５F/g.对比发现,经脱灰处理后,活性炭的电化学性能有了明显的提高,并且对原料进行脱灰处理,电容器可在大电流密度下保持较高比电容. 对活性炭原料脱灰,可从根本上减少活性炭的灰分,降低活化剂的用量[１４-１５].无灰煤(HPC)制备工艺是对煤样进行脱灰最有效的方法,所得无灰煤具有无灰二无水二高挥发分二孔隙发达二固定碳含量高等[１６]优 点,为制备EDLC用活性炭提供了有利条件.Zhao 等[１７]以烟煤基无灰煤为原料,制备了无灰煤基活性 炭,但其比电容仅为４３．９F/g,且该小组仅考察了制备条件对无灰煤基活性炭性能的影响,并未考察原料煤基活性炭与无灰煤基活性炭之间的差异,也未明确灰分对活性炭结构及性能的影响.为研究脱灰对活性炭结构二电化学性能的影响,本文采用KOH活化法,分别以鄂尔多斯褐煤和由鄂尔多斯褐煤萃取所得的无灰煤为原料制备褐煤基活性炭和无灰煤基活性炭,分析脱灰对活性炭比表面积及孔结构的影响,并在３mol/L KO H电解质溶液中,研究脱灰对活性炭电化学性能的影响. １实验 １．１实验原料 实验采用鄂尔多斯褐煤和褐煤基无灰煤为原料,工业分析及元素分析结果见表１所示.活化剂:氢氧化钾(KO H),分析纯;粘结剂:６０％聚四氟乙烯(PT-FE);导电剂:乙炔黑. １．２活性炭的制备及双电层电容器的组装 将褐煤破碎二细磨过２００目标准筛,采用溶剂萃取法制备褐煤基无灰煤;采用KO H直接活化法制备活性炭. 将原料煤与KO H按质量比１?３的比例在适量蒸馏水中混合均匀,静置一段时间,放入真空管式炉 ４４２１ ０２０１７年第１期(４８)卷 ?基金项目:国家自然科学基金-煤炭联合基金重点资助项目(U１３６１２１２);国家自然科学基金资助项目(２１５０６０４７);河北省教育厅重点资助项目(ZD２０１４０１６);华北理工大学研究生创新资助项目(２０１５S０７) 收到初稿日期:２０１６-０６-１７收到修改稿日期:２０１６-１０-１２通讯作者:侯彩霞,E-mail:caixiasmile＠１６３．com 作者简介:樊丽华(１９７１－),女,河北宽城人,教授,硕士生导师,主要从事煤化工新技术及下游产品开发.