褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究.pdf

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1、第5期(总第150期)煤化工No．5(TotalNo．150)2010年l0月CoalChemicalIndustrv0ct．2010褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究张旭辉，2苗文华，2白中华-，2张恒．2(1．中国电力科学研究院，北京100192；2．北京国电富通科技发展有限责任公司，北京100070)摘要对内蒙古褐煤进行了活性焦制备工艺研究，探索了炭化、活化时间及温度等参数对活性焦吸附性能的影响，并以某厂焦化废水为对象进行了吸附试验，结果表明：炭化温度为600℃，活化温度为800℃，活化时间为1．5h，制得的活性焦对焦化废水的吸附性能较

2、好。关键词褐煤活性焦吸附剂焦化废水研究文章编号：1005—9598(2010)一05—0012-03中图分类号：X703文献标识码：A道。本文以内蒙古褐煤为原料，采用水蒸气活化法制引言备能够吸附大分子物质的活性焦，使其应用于处理焦化废水。焦化废水是工业废水中较难处理的一类废水。由1．1原料特性于其污染物浓度相对较高，在采用传统的生物方法处我国褐煤资源储量丰富，尤其是内蒙古地区，集理之前，常需要对原水进行稀释处理，这样既浪费水中了我国78％以上的褐煤资源。以内蒙古某地褐煤为资源，也增加了废水处理量。因此，采用合适的方法对原料制备活性焦，首先对原煤样品

3、进行T业分析和元废水进行前处理，使其污染物浓度能满足生化处理系素分析，主要数据如表l和表2所示。统的进水要求，在水处理工艺中十分重要。表1样品工业分析吸附法具有高效快速、操作简单、无二次污染等优点_卜，常用的吸附材料活性炭因其再生繁杂、处理成本高等缺点，仅在焦化废水的深度处理中得到应用；而褐煤基活性焦的原料充足，制备工艺简单，生产成本低廉，且具有较为发达的中孔结构和比表面积，表2样品元素分析％是用作废水吸附预处理最理想的材料。因此，研究活性焦制备工艺参数对焦化废水中主要污染物的吸附性能的影响，不但能解决目前焦化废水处理过程中的瓶颈，而且还为褐煤综合

4、利用开辟了新的方向，具有从表1、表2可以看出，该地褐煤具有较高的挥十分重要的意义。发分和氢氧含量，比较适合制作大分子吸附剂。1．2活性焦制备实验1活性焦制备活性焦的制备可参考活性炭的制备过程，分为备煤、炭化、活化和冷却，具体工艺流程示意图如下页图目前，褐煤活性焦的用途主要集中在脱硫、脱氮l所示。为了探索最佳T艺条件，本实验分别进行了等方面，而在焦化废水处理行业的应用则少见报不同炭化、活化温度，以及炭化、活化时间的实验，同时为了得到烧失率，每次实验均对人炉原料和出炉产收稿日期：2010—06—23品进行了准确称量。其中重点考察炭化温度、活化温作者简介

5、：张旭辉(1976～)，男，2000年本科毕业于河北度和活化时问对产品性质的影响，且每个因素考虑3建筑工程学院机械设计专业，2008年博士研究生毕业于北种情况。为了减少实验次数，本文采取正交实验的方京航空航天大学，工程师，现从事褐煤综合利用研究。式，经优化后的实验参数如下页表3所示。2010年1O月张旭辉等：褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究一13—原料—煤}_筛—分r．—合格颗—粒—装—入—管—式炉r．一炭化—一广——]送人水蒸气一送入氮气广一保温_．4升温——活化卜_—冷却图1活性焦制备工艺示意图表3活性焦制备参数序号炭化温度／℃活化温度

6、／℃活化时间／min活化介质样品失重／g烧失率／％150070030水蒸气149．849．93250080060水蒸气230．476．80350090090水蒸气252．284．07455070060水蒸气150．850．27555080090水蒸气251．583．83655090030水蒸气213．771．23760070090水蒸气153．051．O0860080030水蒸气191．363．77960090060水蒸气239．079．77注：每次样品加人量为300g。不同炭化温度下，活化温度对烧失率的影响如图响较大，700~C的活化温度明显偏低

7、，活性焦基本没有2所示。吸附能力，而800℃和900℃的活化效果比较接近，每g吸附值基本在3O00mg以上，同时，吸附后水质颜色发生明显蛮化，由褐色变为无色。尤其是样品5的吸＼褂附结果更为明显。1．4样品检测利用压汞法对5号样品检测发现，其比表面积高达523m。／g(N吸附)，孔容积为0．45m。／g，其中微孔较活化温度／℃少，中孔较大，平均孔径在4nm～16nm之间，用扫描电一·一5OO℃一-一55O℃一▲一6OO℃镜(20万倍)观测，碳颗粒表面的孔洞直径在lOnm～图2活化温度与烧失率的关系图5Ohm之间，亚甲基蓝吸附值为148mg／g，苯酚吸

8、附值从表3和图2的分析中可以看出，炭化温度对烧高达200mg／g。失率影响不大，而活化温度和活化时间则对烧失率影由上述数据