不定型煤基活性焦制备及预处理影响研究

我国煤炭燃烧排放大量的SO2和NOx等导致了严重的空气污染,需要寻找一种清洁高效的烟气联合脱硫脱硝技术.煤基活性焦因其脱除效率高,再生能力强等诸多优点备受关注,但目前的研究主要集中在柱状和粉末状活性焦上.为研究大粒径煤基活性焦的制备参数和预处理对活性焦理化特性的影响,对原煤颗粒进行高温空气预氧化处理,并通过炭化-水蒸气活化两步法制备活性焦.结果表明:低温长时间活化可使炭化料内部孔隙充分刻蚀,显著提高比表面积和孔容,以水蒸气作为活化剂有利于微孔和介孔协同发展,适合制备大粒径分级孔结构活性焦.700℃活化3 h制得的府谷煤活性焦比表面积为429.54 m^(2)/g,介孔占比27.80%;850℃活化3 h制得的大同煤活性焦比表面积为892.20 m^(2)/g,介孔占比21.46%.高温空气预氧化能够改变原煤内部结构,对府谷煤颗粒在200℃下预氧化15 h后,氧化煤内部成分和结构基本稳定,脂肪结构被消耗的同时生成了大量含氧官能团.预氧化处理对炭化过程的影响较为显著,氧化煤在炭化过程中热塑性特征显著降低,减少了焦油对孔隙的堵塞,此外,含氧官能团的交联作用也促进了煤中大分子的缩聚和孔隙的形成,从此促进初步孔隙的发展.虽然预氧化使得活性焦的比表面积和孔容都有所增大,但活化剂和样品之间的成孔路径未产生改变.

活性焦孔结构与含氮官能团协同构筑对低温NO还原特性影响

低温NH_(3)-SCR是排烟温度低的非电力行业烟气脱硝的重要技术选择,低成本、结构可调性好的碳材料是最具潜力的低温NH_(3)-SCR催化剂之一,但面临脱硝效率低的瓶颈。本文以低成本、大储量准东煤为原料,基于一步催化活化工艺制备了具有典型孔隙配组与含氮官能团的活性焦催化剂,探究了活性焦孔隙配组与表面官能团对不同烟气条件下低温NH_(3)-SCR的影响。研究结果表明分级孔与含氮官能团对NH_(3)-SCR均有显著促进作用,兼具分级孔与含氮官能团的氮掺杂分级孔活性焦由于同时改善了传质通道与反应动力学,具有最优的NH_(3)-SCR性能,160℃条件下的脱硝效率高达83.5%,相比氮掺杂微孔活性焦、无掺杂分级孔焦和微孔活性焦分别提升了14.0%、26.5%和110.9%;在SO_(2)或H_(2)O存在条件下,分级孔和含氮官能团对NH_(3)-SCR性能的提升作用更加明显,微孔活性焦脱硝效率会由39.6%衰减至13.8%和34.9%,而氮掺杂分级孔焦脱硝效率有所提升,达86.4%和86.7%,这可能与官能化分级孔环境强化不同烟气组分间的协同效应有关。探明了碳基低温NH3-SCR性能与碳材料理化结构之间的依存关系,为发展高性能碳基低温NH3-SCR技术提供了新思路。

煤基针状焦制备超级电容器电极材料及其电化学性能

为了探究煤基针状焦的电化学性能,利用中温煤焦油沥青针状焦生焦和KOH活化剂,通过高温热处理法,制备了用于超级电容器的多孔碳材料,并进行了SEM、XRD、红外光谱表征和氮气吸附-脱附测试,对碳材料电极进行了循环伏安测试、电化学阻抗谱、恒电流充放电等电化学性能测试,研究了KOH添加量对碳材料电极的电化学性能影响。结果表明:当碱碳比为2∶1时,电流密度为0.1 A/g时,其质量比电容达到222.83 F/g;电流密度从0.5 A/g增至10 A/g时,电容保持率能够达到93.2%;5 A/g循环10 000圈之后,比电容能够保持100%。

K_(2)CO_(3)-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K_(2)CO_(3)为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N_(2)等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K_(2)CO_(3)催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^(-1),亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^(-1)。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m^(2)·g^(-1)和0.309cm3·g^(-1),材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有规整且丰富孔隙形态,表面不再平整,整体杂乱无序,刻蚀痕迹明显。

石油焦基活性炭负载零价铁活化过硫酸盐降解水中磺胺二甲基嘧啶的研究

本研究以石油焦为原料制备了石油焦基活性炭(Activated carbon,AC),再采用液相还原法制备纳米零价铁(Nano-zero-valent iron,nZVI)/活性炭复合材料。利用nZVI/AC复合材料活化过硫酸盐产生硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))降解水中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMZ)。随着nZVI/AC复合材料投加量的增大和反应温度的上升,SMZ的降解率增大。增大过硫酸钠投加量和SMZ的初始浓度,SMZ的降解率下降。二级反应动力学更适合描述nZVI/AC活化过硫酸盐降解SMZ的反应过程。利用石油焦制备nZVI/AC复合材料活化过硫酸盐可有效降解水中的磺胺二甲基嘧啶,体现了“以废治废”的理念,为磺胺类抗生素废水的处理提供了新思路。

不同介质下物理法活化制备兰炭基活性炭实验研究

以粒径小于6mm的废弃兰炭末为原料,高温下分别用水蒸气和CO2为介质活化制备兰炭基活性炭。采用碘吸附实验、N_2吸附/脱附实验和SEM等手段对成品的孔隙结构进行表征,比较了不同温度下活化介质对成品孔隙形成过程的影响,并分析了活化机理。结果表明:水蒸气活化速率更快,在温度较低时反应就能充分进行。随着活化温度的升高,两种活化介质制备活性炭的碘吸附值先增加后减小,收率均降低;N_2吸附/脱附实验表明,两种吸附等温线均符合I型吸附曲线的特征,成品微孔发达并含有中、大孔,900℃和1 000℃分别是水蒸气和CO_2活化过程的最佳温度,CO_2活化效果更好,成品的微孔比表面积和微孔体积低,平均孔径更大;机理分析表明,随着活化温度上升,先持续发生径向造孔作用,再发生横向扩孔作用,径向活化是活性炭形成发达微孔的主要控制过程。

低温氨水改性污泥活性炭处理焦化废水的应用

以市政污泥为原料制备污泥活性炭(SAC),并利用氨水对其进行改性,考察低温条件下,氨水质量分数和改性时间对SAC吸附性能的影响。结果表明,在氨水质量分数为15%,改性时间为8 h的最佳条件下,改性SAC(MSAC)的碘吸附值达到386.5 mg/g。氨水改性使SAC的比表面积和总孔容分别提高了78.3%和97.5%,同时降低了SAC表面的羧基、酚羟基等酸性含氧官能团。此外,将MSAC应用于处理焦化废水,结果表明,投加量为60 g/L,pH为8,吸附时间为80 min时,挥发酚和氰化物的去除率分别为66.2%和76.7%。

原位共沉淀法制备Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al_2O_3催化前驱体在甲烷二氧化碳重整反应体系中的性能评价（英文）

通过原位共沉淀的方法在γ-Al2O3表面上合成了Ni-Mg-Al-LDHs(水滑石),合成的Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al2O3作为催化前驱体经过不同的热处理还原方式得到催化剂Cat-1、Cat-2和Cat-3.用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附测试(BET)以及热重-差热分析(TG-DTA)对催化剂的形貌结构和抗积碳能力进行了表征测试;通过甲烷二氧化碳重整反应体系对催化剂的反应活性和稳定性进行了评价.结果表明催化剂前驱体的预处理方式对催化剂的反应性能具有较大的影响.Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al2O3直接经过H2/Ar常压高频冷等离子体炬的分解还原所获得的催化剂Cat-3表现出了最佳的催化活性和稳定性.TEM表征表明催化活性组分在Cat-3上的分散性更好,颗粒粒径更小.BET结果证明Cat-3具备较大的比表面积(195.8 m2?g-1).Ni-Mg-Al水滑石的结构赋予了催化剂活性组分在载体γ-Al2O3上均匀的分散性,同时常压高频冷等离体炬对催化剂的表面结构以及活性组分的还原具有进一步的优化作用,两者的协同作用使Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al2O3在甲烷二氧化碳反应体系中具备优良的催化活性和抗积碳性能.

微波辅助KOH二次活化对兰炭基活性炭孔隙结构的影响

以兰炭基活性炭为原料,采用微波辅助KOH对其进行二次活化,考察了KOH浓度、微波功率、微波加热时间对兰炭基活性炭孔隙结构的影响,并与管式炉辅助KOH二次活化进行了比较。结果表明,微波辅助KOH二次活化对兰炭基活性炭微孔结构的发育有促进作用,经1.5 mol·L^(-1) KOH溶液浸渍、于800 W微波加热15 min得到的二次活化的兰炭基活性炭的总比表面积和微孔比表面积分别为839.21 m^(2)·g^(-1)和598.21 m^(2)·g^(-1),微孔率从二次活化前的68.87%提升至78.24%,碘吸附值为1034.12 mg·g^(-1),达到了木质净水用活性炭(GB/T 13803.2-1999)一级品标准。微波加热作用弱于管式炉加热作用,但对微孔促进作用更明显。

焦粉基活性炭处理含铬废水的研究

用焦粉基活性炭吸附处理含铬废水,考察了pH值、吸附时间、Cr(Ⅵ)浓度、焦粉基活性炭加入量等因素对含铬废水去除率的影响。结果表明,用焦粉活性炭吸附处理含铬废水,处理效果明显,成本低、可再生。

非沥青基煤质活性焦脱硫脱硝性能研究

以低成本的非沥青基煤质活性焦（NPAC）为样品,采用固定床反应器以及BET比表面积测试和X射线光电子能谱技术,分析了NPAC的孔结构和表面官能团,考察了NPAC在不同温度下的脱硫脱硝性能,探讨了NPAC的脱硫脱硝机制。结果表明：NPAC表面的孔结构以0.7~1.2nm和1.5~1.6nm微孔为主,含有以类吡啶氮N-6为主的碱性官能团和以内酯、羰基和羧酸衍生物等为主的酸性官能团,碱/酸性官能团浓度分别为0.15 mmol/g和0.05mmol/g;脱硫时,反应温度为60~140℃,SO2在NPAC表面以物理吸附和化学吸附为主,温度升高,穿透时间先增加后减少,80℃时SO2穿透时间最长,为280min;脱硝时,反应温度为30~140℃,NOx在NPAC表面以吸附为主,30℃脱硝反应180min时,NOx的脱除率高达86.35%,温度高于200℃时催化转化起主要作用,260℃时脱硝率为99.44%;在40℃下NPAC可将烟气中少量的SO2完全脱除,同时脱硝率无明显下降。

兰炭基活性炭和高分子树脂吸附焦化废水

采用兰炭基活性炭(BAC)和高分子树脂静态吸附焦化废水,研究投加量、树脂种类、pH、吸附时间等因素对COD去除率的影响,探讨BAC吸附过程的吸附等温线和吸附特征。结果表明,在不调节pH条件下,经过7.0 g BAC吸附90 min和1.5 g D301R树脂吸附30 min后,焦化废水COD可降至167 mg/L,去除率达94.14%。Langmuir和Freundlich两种吸附模型对吸附过程都有较好的拟合效果。

微波辅助NaOH活化对兰炭基活性炭孔隙结构的影响

本文选取兰炭基活性炭作为研究对象,采用微波辅助NaOH进行活化,通过计算收率和碘吸附实验、低温N_(2)等温吸附/脱附实验表征成品,重点研究了NaOH溶液浓度和微波加热条件对活性炭孔隙结构的影响。结果表明,兰炭基活性炭经0.5mol·L^(-1) NaOH溶液充分浸渍后,再在700W条件下活化10min效果最佳,成品较活化前保持丰富微孔结构的同时增加了中大孔比例,比表面积和微孔比表面积分别为721.24m^(2)·g^(-1)和512.13m^(2)·g^(-1),平均孔径2.14nm。微波加热和管式炉加热活化对比实验表明,虽然管式炉加热活化作用更强,对中大孔促进作用也更明显,但已经出现过度活化的趋势。

铬基催化剂在氟氯交换反应中的研究进展

阐述了用于二氟甲烷(HFC-32)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1,2,2-五氟乙烷(HFC-125)等ODS替代品合成的铬基催化剂的制备方法 ,讨论了载体、前驱体、铬含量、焙烧气氛、焙烧温度以及助剂等因素对催化剂的比表面积、铬物种引入量、铬物种状态及分散程度的影响以及进而造成对铬基催化剂反应活性及稳定性的影响;分析了铬基催化剂在氟氯交换反应中的失活与催化剂中活性组分流失、晶相转变、表面烧结和积炭之间的关系。指出了目前铬基催化剂在氟氯交换反应中所面临的挑战及展望,认为在真正认识反应的活性中心和反应机制的基础上,提高铬基催化剂的抗积炭、抗烧结能力,加强催化剂的再生工艺,提高催化剂的催化活性,以及延长催化剂的使用寿命等将成为今后氟化工领域研究的方向。

针状焦基电容器碳质电极材料的制备及电化学性能研究

以煤系针状焦生焦为原料,KOH为活化剂,制备了用于超级电容器电极材料的活性炭。以3 mol/L KOH为电解液,用三电极电化学系统测试了活性炭的电化学性质;考察了活化剂用量对活性炭电化学性质的影响。研究结果表明:活化过程中,随着碱含量的增加,活性炭的电化学性能逐渐提高。当碳碱比为1∶3时,活性炭的比表面积达到2572.7 m2/g;电流密度为1 A/g时,其质量比电容达到316 F/g。循环5000圈之后,比电容保持在95.7%,库仑效率保持在97.0%。采用两电极系统,进一步考察了活性炭的电化学性能,以1 mol/L Na2SO4为电解液,电压窗口拓宽至1.8 V,循环伏安曲线同样展现出良好的矩形,能量密度和功率密度分别为20.8 W·h/kg和230 W/kg。

孔隙结构对煤质脱硫脱硝活性焦机械强度影响

发达的孔隙结构是降低煤质脱硫脱硝用活性焦机械强度的重要原因,严重缩短活性焦循环使用寿命。以8种新鲜活性焦、3种固定床循环使用不同次数活性焦、1种流动床净化系统循环使用的活性焦为原料,通过对各活性焦试样机械强度指标、气孔特征指标的检测和对耐压强度、耐磨强度与气孔开闭状态、孔径分布的相关性研究,明确循环使用过程中活性焦孔隙结构和机械强度的变化规律及活性焦孔隙结构对机械强度的影响规律。结果表明:由于热再生过程中硫酸分解对活性焦的活化作用,随循环使用次数的增加各孔径范围的开气孔均得到进一步发展,进而导致耐压强度和耐磨强度不断下降。与新鲜活性焦相比,流动床净化系统中循环使用的活性焦0~2,2~500,大于500 nm区间的气孔孔容分别上升45.3%,50.5%,5.5%,耐压强度约为新鲜活性焦的70%,耐磨强度高于新鲜活性焦1.7%。开气孔是降低活性焦耐压强度的主要气孔类型,孔径在2~500 nm的开气孔对耐压强度的破坏作用最为显著,该孔径区间的气孔孔容每升高0.01 cm^3/g,耐压强度降低38.704 N,新鲜活性焦、固定床和流动床循环使用后活性焦的耐压强度随2~500 nm气孔孔容的变化均满足此线性变化规律。开气孔和闭气孔对耐磨强度的破坏作用程度无明显差异,孔径在0~2 nm的气孔对耐磨强度的破坏最为显著,该孔径区间的气孔孔容每升高0.01 cm^3/g,耐磨强度降低1.7969%,新鲜活性焦和固定床循环使用后活性焦的耐磨强度随0~2 nm气孔孔容的变化满足此线性变化规律,而流动床净化系统使用的活性焦经磨损后颗粒表面较为光滑,耐磨强度明显高于该变化规律。

裂解汽油一段选择加氢镍基催化剂失活因素及初活性钝化研究进展

概述了裂解汽油一段选择加氢工艺,主要分析了镍基催化剂失活的影响因素及初活性钝化方法,指出结焦和硫中毒是镍基催化剂最主要的失活原因,采用硫化物器外钝化技术可显著提高催化剂加氢选择性及稳定性。

活性焦脱硫脱硝技术及其改性方法研究进展

针对活性焦在烟气联合脱硫脱硝领域的广泛应用,介绍了活性焦脱硫脱硝技术及其反应机理,重点阐述了活性焦改性的反应机理及研究进展,包括酸碱改性、负载金属改性、高温热处理改性和微波改性。改性后活性焦的比表面积、孔道结构和表面化学官能团含量发生改变,使其脱硫脱硝性能提升。

含碳添加剂对大同烟煤压块活性炭性能的影响

采用焦煤、1 /3焦煤、硬质煤沥青和木炭 4种含碳添加剂 ,考察了它们对大同煤质压块成型活性炭性能的影响程度 .研究表明 :添加硬质沥青能提高活性炭的中孔率、强度、水容量、焦糖脱色率、四氯化碳吸附率和亚甲兰值 ,而对碘值几乎无影响 ;添加焦煤能使活性炭的微孔容积、中孔容积和 BET表面积同时提高 ,且显著增加试样的焦糖脱色率 ;添加 1 /3焦煤可提高活性炭的微孔容积、总孔容积和 BET表面积 ,但中孔容积会降低 ;添加木炭除使试样强度明显降低外 ,其他性能均大幅提高 .

煤岩配煤技术研究进展

针对传统配煤方法繁琐、效率低等问题,从成焦机理方面论述了煤岩配煤的理论基础,阐述了具有代表性的几种煤岩配煤方法,分析了煤岩分析指标与焦炭光学组织之间的关系,并对煤岩配煤的前景进行展望。煤岩配煤理论主要包括煤的不均一性、煤中活性组分质量的差异性、惰性组分的不可或缺性。国外应用较好的煤岩配煤方法为夏皮洛法,适用性强,相关系数达0.93;国内的叶道敏煤岩配煤方法相关系数达到0.98。镜质组反射率与焦炭显微结构之间存在着定性关系,煤中镜质组与焦炭光学组织关系密切,直接影响焦炭光学组织的类型和各向同性与各向异性的比例,最终影响焦炭质量。