煤焦油制备活性炭及其应用

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1、158矿物学报2010年煤焦油制备活性炭及其应用高磊1”，董发勤1，代群威1，唐朝军1'2(1．固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室，I匹t／If绵阳621010；2．西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳621010)煤焦油渣是煤焦油工业生产过程中大量产生的，该类废渣在我国分布很广，目前常见的利用方法是将其作为炼焦油配煤原料，但利用率仅为产生量的30％左右，绝大部分煤焦油渣仍被当做废物丢弃，对环境具有很大的危害性，主要表现在占地面积大、堆场投资大、运营费高，弃置堆积时还会放出含硫化物污染环境(韩晓玲，2008)。煤焦油渣具有天然多孔性结构、比表

2、面积较大的特点，且含有大量未燃尽的碳，有作为吸附材料使用的可能性。国内对煤焦油渣进行资源化的开发利用研究还处于初级阶段，将煤焦油渣开发成吸附材料的研究国内成果更少。由于煤基具有高碳含量和低价格的优势，是制备活性炭材料的重要原料(解强，2003)，早在1785年，Loi—wtz就研究了木炭材料的脱色作用。1900年，德国学者Ostrejko首次发表了用ZnCI：处理煤制备活性炭的专利(高尚愚，1984)。近年来，国内学者研究用含碳煤基材料制备活性炭和活性炭复合物(任楠，2003；范艳青，2003；杨春杰，2004；邢雯雯，2009)。炼油厂的副产物石油焦

3、资源丰富，价格低廉，且碳含量高，灰分、挥发份低，是生产中高档炭的优质原料。因此，若能利用煤焦油渣中的宝贵碳资源，制备低成本吸附材料，同时也能消除堆渣带来的环境污染问题，实现社会、环境、经济多方效益。本文以陕西榆林地区的煤焦基金项目：国家自然科学基金项目(批准号：10776027)；绵阳市科技攻关资助项目(200238340)作者简介：高磊，女，硕士研究生，从事吸附材料研究．E-mail：gaolei3621202@126．cⅢ油渣为原料，充分利用现代材料分析测试手段，对煤焦油渣的组成成分和吸附性能进行了初步研究。本文研究的煤焦油渣样品采自陕西榆林地区，

4、进行了元素组成以及XRF、XRD、TG／DSC的分析。结果表明，该煤焦油渣碳含量较高(55．5％～80．18％)，Fe化合物含量也较高，占总质量的8．02％～9．40％，有利于活化过程比表面积及孔径的提高(邢雯雯，2009)，其中劣质渣中的si绝对含量(15．07％)高于优质渣(1．oo％)，主要以玻璃硅或是活性硅等形式存在，Si含量高，炭活化时提供c一基裂解键，有利于活化时比表面积及孔径的提高。此外，废渣含有少量的重金属以及微量元素，如Ni、Cr的质量分数分别为0．7％～0．8％、1．13％一1．35％，其含量较少，不会产生二次污染，符合制备吸附材料

5、的要求。在538．39—546．53℃区间时有明显失重现象，表现为放热峰，主要为炭化有机物热解失重，失重率达88．99％，在881．23℃时有一个吸热峰，同时也伴有缓慢的失重现象，主要为难分解有机物及CaCO，的热分解失重，说明活化温度控制在600—900℃为最佳的活化温度区间。与分析纯活性炭的碘吸附值855．30mg／g、亚甲基蓝吸附值200．17mg／g相比，处理前的煤焦油渣的碘值、亚甲基蓝的吸附值都较低。经过900oC、隔绝氧气条件下炭活化样品2h后煤焦油渣的吸附性能有了较大提高，其吸附碘值、亚甲基蓝值可达分析纯活性炭的70％左右。同时将活化后的

6、煤焦油渣用于对生活废水有机物以及重金属吸附，其吸附去除效果分别为95．5％、增刊矿物学报15980．4％。说明煤焦油渣通过物理活化后用于生活废水、工业废水的处理可实现成本低效率高的收益。突出环境友好型，资源节约型理念。通过预炭化处理改变煤焦油渣的微晶结构和表面性质，由SEM分析图可以看出：温度较低时出现的多为大中孔，温度较高时出现了大量微孔，在较高的预炭化温度下，随着预炭化温度的升高，煤焦油渣中氢和氧的含量锐减，表面官能团含量也减少，微晶结构变得更加稳定，导致活化困难，活性炭比表面积减少、孔径分布发生变化，中孔含量相对增大。而较低温度下对石油焦热处理对

7、所制得活性炭的比表面积影响很小，但使原料中石墨微晶增大，相应的活性炭的孔径也增大了。说明石油焦的表面官能团如C一0一C、C一0一以及一CH3、=CH2和一CH2CH3等烃基基团在化学活化过程中起着十分重要的作用，且石油焦内部微晶结构对活化过程中孑L的大小有影响。煤焦油制备活性炭及其应用作者：高磊，董发勤，代群威，唐朝军作者单位：高磊,唐朝军(固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010西南科技大学环境与资源学院,四川绵阳621010)，董发勤,代群威(固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室,四川绵阳621010)本文链接：h

8、ttp://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7339926