改性焦对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为避免或减少出铁沟浇注料中沥青对环境的污染,以15~1 mm棕刚玉、≤1 mm板状刚玉、≤0.076 mm白刚玉、≤3 mm碳化硅、≤0.076 mm单质硅、≤0.076 mm自制增强剂和≤1 mm改性焦和球沥青为碳源制备了Al 2O 3-SiC-C质浇注料。研究了含改性焦2%、3%、4%(w),球沥青3%(w)以及改性焦和球沥青各1.5%(w)的配方试样分别经110、800、1 100、1 450℃热处理后的常温物理性能及高温性能。结果表明:相对于球沥青配方,含改性焦的铁沟料施工性能较好,高温抗折强度也较高,但抗渣渗透性略差。而采用球沥青和改性焦作为复合碳源时,不仅通过减少沥青用量降低了污染,其综合性能也优于含单一碳源的试样,因此改性焦是一种比较好的铁沟料用炭素材料。

Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究

制备了Mn改性半焦(Mn-SC)及Mn/Ce掺杂改性半焦(Mn/Ce-SC)吸附剂,在小型固定床吸附反应器上考查了改性半焦对模拟煤气中单质汞的吸附特性,并利用BET比表面积测试、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对半焦吸附剂进行了表征。结果表明,Mn改性后半焦的比表面积、总孔容和平均孔径都有所增加,而Mn/Ce掺杂改性半焦的孔隙结构发达程度有一定程度的降低;Mn_xO_y及Ce_xO_y均以高分散的无定形态存在于半焦表面;Mn/Ce-SC的脱汞效率明显高于Mn-SC和SC,其脱汞性能随吸附温度的升高会有所下降,但总体保持较高的水平。当煤气中有1%的O_2存在时,Mn/Ce-SC表面会发生Ce^(4+)/Ce^(3+)间的氧化还原反应循环,从而将煤气中的气相氧转化为高氧化活性的晶格氧,使Mn/Ce-SC的脱汞效率一直稳定在95%以上,Hg0在Mn/Ce-SC半焦表面的吸附符合Mars-Maessen机制。

HNO_3及NaOH改性活性焦吸附模拟烟气中SO_2和Hg的实验

采用不同浓度的HNO3和NaOH溶液制备改性活性焦,并在固定床吸附装置上模拟基本烟气组成,进行了活性焦的脱硫及脱汞性能测试。对两种改性焦和原焦进行了比表面积、孔容、平均孔径等孔隙结构和红外分析(FT-IR)测定。实验结果表明:HNO3和NaOH浸渍改性均能提高活性焦的比表面积,改善其孔隙结构;HNO3改性活性焦脱硫脱汞性能相比原始活性焦分别提高43%、32%,NaOH改性活性焦脱硫和脱汞效果分别提高了79%和18%;改性后活性焦表面官能团的变化是影响其吸附性能的另一重要因素。

KMnO_4溶液改性半焦对烟气中气态Hg^0的吸附性能研究

在小型固定床实验台上利用半焦及其KMnO4溶液改性样品进行气态Hg0吸附实验。结果表明,在低温时原料半焦对气态Hg0具有良好的吸附性能,升温则使其吸附性能迅速降低;经高锰酸钾溶液浸渍处理后,改性半焦在高温140℃时吸附性能明显提高,对浸渍样品在250℃进行热处理可使其吸附性能进一步提高。BET结果表明,原料半焦具有较发达的微孔结构,改性处理使微孔比例下降,孔隙结构发达程度降低;XPS测试表明,改性半焦表面的汞主要以氧化态(Hg2+)形式存在,高价锰化合物(KMnO4、K2MnO4、MnO2)是主要的氧化活性物质。

温度和氧含量对NH_4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^(-1) NH_4Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg^0)和二价汞(Hg^(2+))进行同步检测,研究了不同温度下N_2气氛和N_^(2+)6.4%(体积)O_2气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N_2气氛、N_^(2+)6.4%(体积)O_2气氛以及150℃下N_2气氛中固定床出口均未明显检测到Hg^(2+),50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N_^(2+)6.4%(体积)O_2气氛中吸附剂的总汞(Hg_T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg^0被吸附脱除,其余则被O_2非均相氧化为Hg^(2+)而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg_T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。

酸改性对褐煤半焦脱除烟气中元素态汞性能的影响

为减少燃煤烟气中零价汞的排放,利用HCl和HNO3溶液对褐煤半焦改性研制了一种高效、低成本的吸附剂.运用酸碱滴定、Boehm滴定、BET、SEM和FTIR等技术对半焦吸附剂的表面特性进行表征与分析,利用固定床吸附实验装置及烟气测汞仪在线考察了半焦吸附剂对气态Hg0的吸附特性.结果表明,酸改性使半焦灰分含量降低,增加了半焦比表面积和羧基、酚羟基等官能团含量.酸改性处理可提高半焦对元素态单质汞的脱除效率,特别是盐酸溶液改性褐煤半焦可使吸附温度为140℃时的脱汞效率显著提高,这与改性半焦表面羧基、酚羟基和C-Cl官能团的含量及性质有关,半焦表面这些官能团能为Hg0的化学吸附提供活性位.

锰改性活性焦烟气脱硫本征动力学

利用浸渍法制备了锰改性的活性焦,在消除内外扩散的前提下,用等温积分管式反应器测试了其催化氧化脱硫性能。通过对动力学实验数据分析,运用Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal模型,推导出了其本征动力学方程,并对模型参数进行了估值。结果表明,活性焦经锰改性后,比表面和孔容均有不同程度的增加,脱硫效率较改性前得到提高。经统计检验,Eley-Rideal模型为较优模型,模型计算值能与实验数据吻合,平均偏差4.3%,反应活化能为40.859 kJ/mol。

改性半焦在废气治理中的应用研究

笔者综述了国内外对半焦研究的现状,介绍了半焦改性的方法及在废气治理领域的最新研究,并阐述了改性半焦技术在废气污染控制的应用前景、研究方向。

改性活性焦的制备及吸附性能研究

研制出了以普通煤为主要原料的活性焦 ,并对其机械强度和碘吸附率进行了测试。为了考察活性焦对烟气中 SO2 和 NOx 的脱除性能 ,在自行设计组装的吸附塔上 ,进行了模拟烟气脱硫脱氮的实验。结果表明 :1)改性活性焦碘吸附率能达到 5 9% ,转鼓强度达到 98% ;2 )在一定条件下 ,脱硫率达到 98% ,脱氮率达到 86% ;3 )改性活性焦可用水蒸气进行再生 ,且再生效果较好。 4)

硝酸改性褐煤半焦制备烟气脱硫剂

在硝酸质量分数分别为25%,45%和65%条件下改性褐煤半焦,制备出了烟气二氧化硫吸附剂,并在固定床反应装置上模拟烟气组成进行了脱硫活性测试。利用工业分析、元素分析、酸碱滴定和孔隙结构测定等分别对硝酸改性褐煤半焦制备的烟气脱硫剂工业组成、元素组成、表面酸碱性以及表面积、孔容等进行分析和表证。实验结果表明:随着硝酸对褐煤半焦的改性,制备的改性半焦烟气脱硫剂脱硫活性有所提高;硝酸处理造成半焦挥发分即含氧基团和含氮基团增加,导致表面酸性上升;改性半焦表面积和孔容的增加是二氧化硫脱除硫容提高的主要原因。

原料半焦和FeCl_3改性半焦脱除模拟烟气中气态Hg^0的实验研究

在固定床实验台上,利用内蒙古霍林河褐煤半焦及其改性半焦对模拟烟气中的气态Hg0进行吸附实验。结果表明:与原料半焦相比,在140℃下、经FeCl3溶液改性半焦吸附效率有明显提高,并且长时间维持在90%以上;改性半焦对气态Hg0具有较高的吸附稳定性。BET测试结果表明,半焦经FeCl3溶液处理后,孔道发生部分堵塞或破坏,使得半焦的孔隙结构发达程度有所降低;XRD测试表明,改性半焦中无定形炭的结构并未发生变化,表面Fex Oy以高度分散的无定形状态存在;FTIR分析结果表明,FeCl3溶液处理使半焦表面O—H官能团和C O官能团的含量增加。

水蒸气和α-Fe_2O_3对铈改性半焦脱除单质汞的影响研究

采用浸渍法制备了铈改性半焦吸附剂(Ce/SC),在小型固定床反应器上考察了水蒸气和α-Fe_2O_3对Ce/SC脱除Hg^0性能的影响,并利用X射线衍射、H2程序升温还原、X射线光电子能谱等分析手段对其机理进行了探究。结果表明,水蒸气会明显抑制Ce/SC对单质汞的脱除效率,原因是H_2O分子在活性组分CeO_2表面发生解离,部分晶格氧转化成Ce-OH官能团,从而导致其氧化活性的降低;α-Fe_2O_3的加入对Ce/SC的脱汞性能无显著影响;当水蒸气和α-Fe_2O_3同时存在时,Ce/SC的脱汞效率虽然有所降低,但是其降低幅度明显低于水蒸气单独作用时的情况,这主要是因为水蒸气与α-Fe_2O_3作用增加了其表面化学吸附氧的含量,提高了α-Fe_2O_3的氧化活性,促进单质汞的氧化和脱除。

改性活性焦及其脱硫性能的研究

以褐煤为主要原料 ,以煤焦油为粘结剂 ,加入一定量的金属氧化物制成的改性活性焦 ,具有良好的吸附能力和机械性能 ,脱硫效率高并易于再生 。

基于酸改性的半焦对染料废水的吸附性能研究

为制备高效吸附材料,采用化学活化法对延安子长煤低温热解的半焦进行改性,并进行X射线衍射(XRD)、N2等温吸附、扫描电子显微镜(SEM)表征。以罗丹明B、酸性品红为目标物,采用吸附剂添加量、溶液p H、吸附时间等为考察参数,研究了酸改性半焦对罗丹明B、酸性品红模拟染料废水的吸附性能,探索了酸改性半焦对罗丹明B、酸性品红的吸附动力学行为。结果表明:改性半焦对2种染料有良好的吸附性能,准二级动力学模型的相关系数在0.999以上,模型饱和吸附量与实验值相近,很好地描述了2种染料在酸改性半焦上的吸附行为。

改性半焦烟气脱硫的研究

研究了不载铜和载铜半焦两种样品在温度为 70～ 1 0 0℃条件下脱除烟道气中二氧化硫的效果。实验结果表明 :载铜半焦明显提高脱除二氧化硫的能力。但用水进行再生不利于铜在半焦表面上的存在 。

有机胺改性生物质焦改善SO_2的吸附性能

为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。

改性活性焦脱硫脱氮性能的研究

针对国内外烟气脱硫脱氮现状 ,研制出了以普通煤为主要原料 ,加入一定量金属氧化物制成改性煤质活性焦 ,并针对大气中主要气态污染物SO2 和NOx 进行了脱硫。

改性褐煤活性焦对含铬(Ⅵ)废水的处理

为了开发新型高效廉价的废水Cr(Ⅵ)吸附材料,以褐煤为原料制备褐煤活性焦,加入金属氧化物MnO2对褐煤活性焦进行改性,在25℃,静态条件下,探讨了改性褐煤活性焦对含Cr(Ⅵ)废水的处理效果,确定最佳吸附条件,并研究了25℃下的吸附平衡。结果表明:在25℃,废水pH值为2.0,Cr(Ⅵ)的起始浓度为50mg/L,吸附时间为2.0 h,Cr(Ⅵ)与改性褐煤活性焦的质量比为1∶36时,改性褐煤活性焦对废水中Cr(Ⅵ)具有很好的吸附性能;改性褐煤活性焦处理含Cr(Ⅵ)废水的效果显著,饱和吸附量为57.14 mg/g;该改性褐煤活性焦可再生利用。

改性半焦对苯酚吸附性能的研究

采用活化处理及碱处理的方法对半焦进行改性,并用于吸附苯酚研究。考察了吸附温度、时间、苯酚溶液初始浓度以及改性半焦用量等因素对改性半焦吸附苯酚过程的影响。结果表明,当吸附温度20℃,苯酚溶液初始浓度100mg/g,改性半焦质量20mg,吸附时间60min,改性半焦对苯酚的平衡吸附量为23.69mg/g。动力学研究表明准二级动力学方程能很好地拟合该吸附过程,吸附平衡研究表明该吸附过程符合Freundlich模型。

Ce(SO_4)_2改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果

为了提高褐煤半焦对重金属离子的吸附性能,将褐煤用3.0 mol/L H_3PO_4进行活化,将改性剂Ce(SO_4)_2·4H_2O与活化褐煤混合,通过炭化制备出改性褐煤半焦,对改性褐煤半焦的制备条件进行了优化,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对改性褐煤半焦进行了表征。在25℃和静态条件下,研究了改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果,探讨了改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附条件。结果表明:改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)具有很好的吸附性能,Cd(Ⅱ)的去除率达99.8%。改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件为吸附温度为25℃,Ce(SO_4)_2·4H_2O用量为褐煤质量的5.0%,废水pH值为3.0,Cd(Ⅱ)的起始浓度为40.00 mg/L,吸附时间为2.0 h,Cd(Ⅱ)与改性褐煤半焦的质量比为1∶50。按照改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件,含Cd(Ⅱ)12.90 mg/L的电镀废水经改性褐煤半焦处理后,Cd(Ⅱ)去除率为99.3%,Cd(Ⅱ)的浓度降为0.09 mg/L,可达标排放。改性褐煤半焦可再生利用。