配煤技术在活性炭生产中的应用

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1、配煤技术在活性炭生产中的应用张文辉,阎文瑞(煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京　100013)摘要:阐明了配煤改变活性炭孔结构、提高活性炭吸附性能原理,介绍了配煤生产活性炭的吸附性能。关键词:配煤;活性炭中图分类号:TQ42411文献标识码:A文章编号:100626772(2000)0220028204　　活性炭生产用原料煤性质对活性炭孔结构及吸　　在活性炭表面上的吸附,以物理吸附为主,附性能有重要影响。以单种煤为原料生产的活性存在单分子层和多分子层吸附。单分子层吸附等温炭,其孔结构及吸附性能各有特点;以低变质程度方程为:的烟煤为原料生产的活性炭中孔较丰富,以高变质k2Pθ=(1)程度

2、无烟煤为原料生产的活性炭微孔发达;采用特k1+k2P殊生产工艺,可以改变单种煤生产活性炭的孔结式(1)中:θ为任一瞬时已吸附气体的固体表面构[1,2],提高活性炭吸附性能,但使活性炭生产成积对固体表面积的分数,即固体表面被覆盖的分本大幅度增加。数;k1,k2是一定温度下的比例常数,k1,k2值　　采用配煤生产技术,可以在不大幅度增加活性决定于温度、吸附剂和被吸附气体的本性。炭生产成本的前提下,在一定范围内改变活性炭的F式(1)中θ=(2)F∞孔结构,提高活性炭的吸附性能,从而扩大活性炭式(2)中,F表示一定量吸附剂所吸附的摩尔的应用领域。中国煤炭资源丰富,品种齐全,从数,而F∞为同量吸附剂

3、所能吸附的最大摩尔数。80年代末开始,煤炭科学研究总院北京煤化学研k1究所及中国许多研究单位对配煤生产活性炭技术进若用另一常数b表示,则式(1)可写为k2行了深入研究,取得了重要进展。bpF=F∞(3)1+bp1配煤改变活性炭孔结构及吸附性能原式(3)中,F∞和b在一定温度,对一定活性炭和[3]理吸附物是常数,活性炭种类不同,则F∞和b不同。　　活性炭是一种固体吸附剂,活性炭固体表面　　对于由非粘结性煤或弱粘性煤配煤生产的活性质点处于力场不平衡的状态,表面具有过剩的能炭,由于煤粉之间没有发生或发生很弱的化学反量,即表面能。这些不平衡的力场由于吸附物的吸应,所以在配煤生产的活性炭中,原有煤种

4、活性炭附而得到某种程度的补偿,从而降低了表面能(表吸附性能没有变,忽略扩散过程的影响,其吸附量面自由焓),所以活性炭的固体表面可以自动地吸可以认为是单种煤制活性炭吸附量的加和。附那些能够降低其表面自由焓的物质。　　假设单种煤A生产的活性炭吸附量为FA,收稿日期:2000-03-28作者简介:张文辉(1963-),男,河北石家庄人,高级工程师(博士),现从事煤制活性炭研究工作。28洁净煤技术2000年第6卷第2期bAp产活性炭的吸附性能兼具了2种活性炭的吸附特FA=F∞A(4)1+bAp点,因此用配煤方法可以改善活性炭的吸附性能。单种煤B生产的活性炭吸附是FB,　　根据多分子层吸附理论,多分

5、子层吸附等温方bBp程为:FB=F∞B(5)1+bBpVmCpV=(7)　　则由煤A和煤B按一定量配比研制的活性炭0p(p-p)[1+(C-1)0]吸附量是:pbBp式中:V为吸附气体体积;p°是在同温度下该气FAB=F∞B+1+bBp体的液相饱和蒸汽压,C为与吸附热及液化热有bApbBp关的常数,Vm为一定量活性炭表面形成单分子层x(F∞A-F∞B)(6)1+bAp1+bBp所需气体体积。C、Vm是与吸附质与活性炭种类式(6)中,x为煤A配入的比例,从式(6)可有关的常数。与活性炭单分子层吸附同理,配煤生以看出,在单分子层吸附时,配煤生产的活性炭其产的活性炭吸附量可以认为是单种煤生产活性

6、炭吸吸附量决定于单种煤生产活性炭的吸附量,配煤生附量的加和。VmACApVmBCBpVAB=x+(1-x)=0p0p(p-p)[1+(CA-1)0(p-p)[1+(CB-1)0]ppVmACApVmBCBpVmBCBp-+x0p0p(8)(p0p(p-p)[1+(CA-1)0](p-p)[1+(CB-1)0]-p)[1+(CB-1)0]ppp　　式(8)中,VAB为配煤生产活性炭的吸附气对此项活性炭生产技术进行了深入研究,主要研究体体积,x为煤种A在配煤活性炭产品中所占比弱粘煤、不粘煤与无烟煤配合、强粘结性煤与弱粘例。结性煤配合生产活性炭,改善活性炭的孔结构,提　　综上所述,活性炭吸附是以

7、物理吸附为主的吸高活性炭的吸附性能及强度,降低活性炭生产成附过程,无论在活性炭表面发生单分子层吸附还是本。多分子层吸附,配煤生产的活性炭吸附性能决定于　　利用大同弱粘结性烟煤和宁夏无烟煤,按不配入单种煤生产的活性炭吸附性能,用配煤方法在同的配比,在基本相同的生产工艺条件下制得活性一定范围内可有效的改善活性炭的吸附性能。炭吸附性能和孔结构分析见表1。　　从表1可以看出,配煤生产的活性炭不仅具有2　配煤生产的活性炭吸附性能无