焦粉活性炭的制备及应用研究进展

冶金和化工等企业每年都产生大量的焦粉,用焦粉做原料生产活性炭,可降低生产成本,提高经济效益,减少废弃焦粉对环境的污染。本文综述了国内外焦粉活性炭的研究概况,重点介绍了焦粉活性炭的制备、应用及展望。

H_2气氛中低变质煤微波热解研究

在定制微波炉中进行了H2气氛中低变质煤的微波热解实验研究,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度和氢气流量等对低变质煤微波热解产品收率及成分的影响.研究表明,低变质煤在微波功率为800W,热解时间为40min,煤样粒度为5mm^10mm,氢气流量为0.4L/min的优化工艺条件下热解,兰炭收率达59.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率达28.2%.热解获得的煤焦油中烷烃类化合物含量高达45.2%,兰炭中酚羟基和羰基官能团含量较高,固定碳含量高,硫和挥发分含量低.

酸改性兰炭基活性炭吸附焦化废水中COD研究

用酸改性兰炭基活性炭对焦化废水进行吸附处理,研究了酸的种类、吸附剂投加量、转速等因素对COD去除率的影响,对吸附等温线、吸附动力学和热力学特征进行了探讨。结果表明:经酸改性后,兰炭基活性炭能显著提升对焦化废水的吸附效果,无机酸改性较有机酸更好,硝酸改性效果最佳。318 K条件下,在50 mL焦化废水中加入4 g硝酸改性后的兰炭基活性炭,以100 r/min的转速吸附90 min后,COD去除率可达86.79%;Langmuir等温吸附模型能更好地描述吸附过程,热力学参数ΔG~θ<0、ΔH~θ>0、ΔS~θ>0,表明吸附为自发吸热的单分子层吸附过程,且吸附动力学可用拟二级动力学模型描述。

煤基成型活性炭活化实验研究及性能表征

以低变质粉煤与液化残渣为原料,水蒸气为活化剂,研究了活化时间与活化温度对成型活性炭吸附性能、抗压强度和活性炭收率的影响。采用N2吸附、SEM、碘吸附等手段对成型活性炭的孔径分布及吸附性能进行了分析表征。研究表明,经700℃炭化1.0h,800℃水蒸气活化1.5h制备的成型活性炭碘吸附值为820mg/g,活性炭收率为36.63%,抗压强度为0.08MPa,比表面积为509m2/g,其总孔容积达0.35cm3/g。随着活化时间的延长,成型活性炭的碘吸附值先增大后减小,炭化收率和抗压强度都逐渐降低;随着活化温度的升高,成型活性炭的碘吸附值先增大后减小,炭化收率和抗压强度都逐渐减小。

微乳液法制备纳米二硫化钼酸沉过程研究

以钼酸钠为钼源,草酸为还原剂,硫化钠为硫源,对微乳液法制备纳米二硫化钼工艺中的酸沉过程进行研究。主要考察酸沉方式、微乳液体系、加酸量及体系含水量对制备的二硫化钼粉末粒度及收率的影响。结果表明:采用TritonX100/异戊醇/正庚烷/H2O微乳液体系,加酸量为钼酸钠摩尔量的1.25倍,控制体系中水与表面活性剂的摩尔比为25,可得到分散性较好、尺寸均匀、平均粒径60 nm的球形二硫化钼粉末。

兰炭末制备水炭浆的影响因素及工艺研究

利用陕北地区的兰炭末制备水炭浆,研究了兰炭末的粒度配比、制浆搅拌作用及温度对水炭浆表观黏度、流动性和稳定性的影响。兰炭末用实验室球磨机研磨好并筛合成〉830目（D1）,200目～320目（D2）,100目～200目（D3）和60目～100目（D4）四种粒径范围。结果表明,当兰炭末的粒度配比m（D1）∶m（D2）∶m（D3）∶m（D4）为5∶2∶2∶1,搅拌速率为1 500r/min,搅拌时间为15min,环境温度为30℃～40℃时,制备出的水炭浆质量分数可达到60%,表观黏度360mPa·s,浆体可以保持一个月内稳定并且流动性良好。随着细粒度兰炭颗粒加入量的增加,水炭浆表观黏度增大,流动性变差,稳定性增强。搅拌速率过高和搅拌时间过长会导致浆体老化,流动性变差。当温度逐渐升高时,水炭浆的表观黏度呈现出先降低后增加的趋势。

化学还原法制备核壳铜-银包覆粉的研究进展

由于其良好的抗氧化性、热稳定性及高电导性,核壳结构铜-银包覆粉在电子浆料、导电填料等众多领域具有广阔的应用前景。总结归纳了化学还原法制备核壳结构铜-银包覆粉的研究进展,重点介绍了直接置换法和还原剂还原两种方法的制备工艺、机理及研究结果。分析表明:包覆过程中铜粉的性能、温度、搅拌速度等因素对最终包覆产品的性能有较大影响;铜粉的氧化、包覆时的水解及银盐利用率低等问题是制约核壳结构铜-银包覆粉制备的关键问题。据此提出了相应的解决措施,并对今后的研究应用方向进行了展望,为进一步深入研究奠定了基础。

低变质煤与塑料微波共热解研究

进行了微波加热条件下陕北孙家岔低变质煤与塑料共热解的实验研究.结果表明:随着塑料添加比例的增大,兰炭产率逐渐降低,焦油产率明显提高.当塑料加入量为10%时,焦油产率可达到17%,同时煤气中H2,CO和CH4的含量显著增加,分别可达到44.21%,18.75%和21.97%.塑料的加入有利于提高焦油的回收率,优化热解煤气成分,对煤气的进一步综合利用具有重要意义.

膨润土作黏结剂制备型煤的研究

以膨润土为黏结剂,采用冷压成型制备出型煤,主要研究了膨润土含量、水分、成型压力和粉煤粒度对型煤抗压强度的影响.结果表明:型煤抗压强度、灰分均与膨润土含量成正比,并得出其线性方程,可根据其工艺需要确定膨润土加入量,计算产品的灰分.水分控制在14%～16%,成型压力为40kN,膨润土含量为7%时,可制备出平均抗压强度为1 420N/个,灰分为11.7%的型煤.

微波场中长焰煤与焦煤共热解实验研究

对王家沟(WJG)长焰煤和焦煤(JM)两种原料煤进行了微波共热解实验研究,考察了两种煤配比不同时热解产物的收率及成分变化.结果表明,微波热解条件下,随着混煤中JM比例的增大,焦油收率在逐渐减少,而固体焦的灰分含量与硫含量逐渐增加.SEM照片也表明,固体焦表面的微孔结构越来越多,微孔的边界越来越清晰.煤气中CO2,CO,CH4和CnHm含量在3 min以前随热解时间的延长均逐渐增加,随后逐步减少.随着混煤中JM配比的增大,热解煤气中CO2和CO含量逐渐减少,但CH4和CnHm含量在3 min以前变化不是很明显,在3 min^15 min区间逐渐增加.

TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

采用热重-红外联用技术(TG-FTIR)对比研究了陕北低变质粉煤(SJC)与重油(HS)、焦煤(JM)、液化残渣(DCLR)共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H2O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400～650℃区间,CH4和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400～550℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。

油页岩热解过程中的光谱学研究

光谱学分析方法对分析物质结构及组成具有独特的优势。为了分析和认识油页岩及其干酪根的矿物结构特点,以及在不同热解温度下油页岩热解过程中矿物结构变化,分别采用偏光显微镜(POM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电镜(SEM)等光学和光谱学手段,研究了甘肃窑街油页岩和酸洗脱灰干酪根的矿物形态结构和组成以及在不同热解温度下(温度300~1 000℃,升温速率10℃·min^(-1))矿物质和干酪根的形态结构演化特性及其机理。结果表明,甘肃窑街油页岩富含石英、粘土矿和黄铁矿等无机矿物,干酪根呈条块状不规则地镶嵌于无机矿物中;干酪根的变质程度高,富含芳香族和脂肪族结构;在实验温度范围内,随热解温度的升高,油页岩中矿物质开始分解,300℃时高岭石因脱水转变成偏高岭石,在650℃时高岭石、蒙脱石等完全分解生成偏高岭石,当温度升高至1 000℃时偏高岭石分解生成Si—Al尖晶石和无定型SiO_2,SiO_2与含铁矿物在半焦表面析出了(FeO—Al_2O_3—SiO_2)低熔点共融物;干酪根随温度升高分解,半焦的芳香族和脂肪族C—H基团的强度降低,芳香碳的强度升高,分解后在半焦中形成"沟壑"状残炭印记。研究结果对油页岩热解过程矿物结构演化研究和油页岩矿物的资源综合利用具有重要的现实意义。

活性焦用生物质黏结剂制备条件优化及其性能研究

以榆树皮为原料制备生产活性焦所需的黏结剂,研究了NaOH溶液中NaOH质量分数、处理温度和处理时间对生物质黏结剂黏度的影响,用单因素实验确定各影响因素的取值范围,采用响应曲面法,以黏度为响应值,通过3因素3水平Box-Behnken实验设计,对生物质黏结剂的制备条件进行模拟优化。结果表明:随着NaOH质量分数、处理时间和处理温度的增大,黏度均呈先增大后减小的趋势,且NaOH质量分数对黏度的影响最大,处理温度次之,处理时间的影响最小;最优工艺条件:NaOH质量分数为1.15%,处理温度为66.19℃,处理时间为87.67 min,黏度可达10381.6 mPa·s,与预测值拟合较好,模型准确度较高;通过对比榆树皮生物质用1%(NaOH质量分数)NaOH溶液处理前后的SEM照片和FTIR谱可知,NaOH溶液处理后的榆树皮表面粗糙杂乱,木质素和纤维素充分暴露,同时较好地保留了原本的化学结构。通过研究活性焦添加榆树皮生物质黏结剂前后性能的变化,实验结果表明,随着生物质黏结剂添加量增多,活性焦的碘吸附值和抗压强度增大,活性焦的灰分和收率降低。当生物质黏结剂添加量为30%时,碘吸附值较添加前增大440.3 mg/g,抗压强度提高262.9 N,灰分降低5.8%。

树脂吸附法去除尾矿浆中氰化物的研究

研究了用离子交换树脂从提金尾矿浆中吸附氰化物。考察了吸附时间、树脂用量、矿浆浓度对氰化物吸附效果的影响。结果表明:离子交换树脂饱和吸附容量约为21.41 mg/mL湿树脂;尾矿浆中氰化物质量浓度为255.1 mg/L时,尾矿浆与树脂的体积比为40∶1,吸附时间10 min,氰化物的去除率可达到80%以上,处理后尾矿浆中氰化物质量浓度低于50 mg/L。

Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究

目的研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律。方法采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理。结果冷喷涂纯Al和Al-Zn复合涂层与Q345R钢基体的结合良好,界面处无明显的孔洞及裂纹。随着Zn含量的增加,复合涂层的致密度、硬度逐渐提高;纯Al和Al-20wt.%Zn复合涂层的界面结合强度相当,且失效断裂形式为典型的界面粘结断裂。随着添加元素Zn含量的增加,涂层与基体间的界面结合强度逐渐增大,Al-40wt.%Zn涂层的结合强度为35 MPa,且断裂方式由界面粘着断裂转变为以界面粘着断裂为主、涂层内部粘聚断裂为辅的复合失效模式。结论以低温固态沉积为特点的冷喷涂技术可有效避免氧化、相变、热裂等高温导致的不利影响,在沉积过程中,随着添加元素Zn含量的增加,对涂层的夯实作用不断加强,提高了涂层的致密性,从而使涂层的力学性能得到改善。

利用随机有限元法模拟聚合物血管支架降解过程

目的针对生物可降解血管支架植入后产生的晚期支柱血栓问题,建立随机有限元模型,从分子量和应力角度对聚合物血管支架降解过程进行生物力学分析。方法建立以聚乳酸(poly lactic acid,PLA)高分子材料为例的可降解血管支架降解过程的数学模型,利用COMSOL软件将数学模型导入并完成有限元模型的构建;对有限元模型进行随机化处理,分析不同随机参数和标准差对分子量的影响以及降解过程中的应力分布。结果可降解聚合物血管支架在人体的降解过程中,随机变量M_(n0)和8%标准差对分子量分布的影响最为显著;参数随机化会导致聚合物血管支架降解过程中断裂强度的分布范围更广,最小值更低。结论聚合物血管支架材料中分子量分布的不均匀性导致支架不同位置上的力学性能差异,进而引起材料内部的应力集中现象,最终导致支架在降解过程中发生非均匀破碎,成为后期支架血栓形成的决定性因素。研究结果为下一代可降解血管支架设计提供理论指导。

氮掺杂分级孔道碳的制备及其锌离子储能特性

本文选用生物质材料荷花花粉作为碳源,以不同比例的ZnCl_(2)作为活化剂,采用超声分散、一步碳化活化、高能珠磨等工艺制备出具有天然球形分级孔道结构的生物质衍生多孔碳材料(LPC),通过将其作为水系锌离子电容器(AZIC)的正极材料进行形貌结构及电化学性能研究。结果表明:ZnCl_(2)和花粉的最佳活化质量比为2∶1,此时LPC的比表面积为1516 m^(2)/g,并表现出了最佳的充放电特性。在0.1 A/g的电流密度下,LPC首次放电比容量达到了69.9 mA·h/g;在5 A/g的电流密度下循环1450圈后的容量保持率为79.9%。这些性能的改善主要归因于LPC的大比表面积、丰富的天然分级孔道结构及氮、氧原子掺杂特性,为Zn^(2+)提供快速的扩散路径及大量的电化学活性位点,诱导其产生了额外的赝电容。

DTAB微乳液体系溶水性能研究

研究了阳离子表面活性剂DTAB与不同助表面活性剂、油相形成的微乳液体系的溶水能力,并考察温度、pH对微乳液体系稳定性的影响。分别绘制了不同体系的拟三元相图。结果表明:当DTAB与正丁醇质量比为13∶7,(DTAB+正丁醇)与环己烷质量比为3∶1时,DTAB/正丁醇/环己烷/水微乳液体系具有较大的稳定区域,其最大溶水量在50%左右。该微乳液体系在温度低于80℃时,稳定区域受温度影响较小;pH对该体系稳定性影响不大。

微波辅助制备纳米晶体的研究进展

介绍了微波辅助法制备无机纳米晶体的研究进展,对微波在其制备过程中的作用机理进行了归纳,讨论了微波场中影响纳米晶体尺寸及形貌的主要因素。

聚丙烯无纺布预辐射接枝改性及胺化研究

采用丙烯酸(AA)、二乙烯三胺(DETA)依次对聚丙烯(PP)无纺布进行预辐射接枝改性及胺化处理,研究了接枝反应及胺化反应的影响因素,并用红外光谱对产物进行表征。结果表明:随着AA用量的增加,接枝率呈先增长后下降趋势;随着反应温度的升高,反应时间的延长,接枝率增加;随着接枝率的增大,胺化反应温度的升高及反应时间的增加,胺化率增加。接枝反应温度为95℃,25 mL AA与无纺布反应2 h,接枝率可达到276%;接枝率为250%的无纺布与50 mL DETA反应7 h,胺化温度205℃,胺化率可达到73%。红外光谱分析表明,经辐射接枝及胺化处理后的PP无纺布有胺基基团。