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小议焦化除尘粉制活性炭工艺
小议焦化除尘粉制活性炭工艺 一、利用焦化除尘粉制活性炭工艺 1.就在采用制样机将原料粉碎之后，采用80目泰勒的标准筛进行筛分，取 出筛子下面部分和盐酸按照3∶1比例进行混合，之后在70~800C环境下进行恒温 3~5小时，采用盐酸分别处理1~3次，之后将原料清洗烘干作为备用。应用水蒸气 当做该工艺的活化剂。2.实验内容本研究中就是将焦化除尘粉当成原料，再使用水蒸气与KOH当 成活化剂，进而制备出活性炭工艺。在这两种活化剂中比较差异，从而选择出最 佳的工艺条件之下，生产出活性炭，工艺流程如下所示。
1）采用水蒸气活化法，采用物理活化较为关键是选择活化剂，相同温度 环境下不同活化剂具备不同化学性质，自然和碳发生反应速度存在差异。当高出 了8000C时因为氧会扩散而造成碳表面优先被氧化，就不会产生孔隙，这样不但 降低了活化收率，也影极难控制，因此在实际制作中极少直接采用空气或者氧作 为活化介质。水蒸气就能够完全扩散进碳中微孔内，确保活化反应均匀进行倒整 个碳的颗粒中，因此本论文就使用了这种表简单水蒸气作为活化剂。其中影响活 化反应主要因素是活化剂的流量，如果流量不足就会影响活化反应充分进行，影 响到活性炭性能。其中水蒸气和碳元素化学反应为：C+H2O=H2+CO-129.77KJ， 这个反应属于吸热反应。如果水蒸气的流量较大，就会增加水蒸气和碳的反应速 率，增加了烧失率，必然造成活化不均匀，还会让排除的尾气中充满碳粉，影响 到正常活化，降低了活化得率。
2）KOH活化法；
从经过预处理之后的除尘粉中称取一定质量，按照相应 比例称取出来，之后均匀混合两者，放进到研钵之中尽显充分研磨，然后把这个 混合物放到马弗炉之中，按照100C/min速率快速升温到4000C，然后脱水达到 30min，紧接着继续升温至活化的稳定，达到750~8500C就保温到30~90min。完 成反应之后就开始冷却，一直到了2000C下再将样品取出来，接着进行酸洗-水洗 -过滤-干燥就获取到了成品。本论文中固定下了碳化时间之后，就应用了三因素 三水平的正交实验法，从实验中可知影响其活性炭的吸附性能主要是活化时间、 活化稳定以及碱碳比。
3.实验步骤本论文中就选择了水蒸气的活化法作为了活化剂，在该条件下 制备活性炭，其制作步骤如下所示：1）把适量水放进盛有按照要求所称取的活性炭烧杯之中，进行均匀搅拌， 之后放一些适量粘合剂。
2）把助剂以及分散剂溶解进水中，之后加热搅拌让该混合液完全溶解。
3）再将上面两种溶液进行很合并且均匀搅拌。
4）把该均匀混合液放置到振荡器的上面，然后把无纺布放入振荡，经过 30min之后就取出来，再把用压辊把无纺布上多余浸渍液体除掉。
5）让把该布放进烘箱，把温度调整到标准下进行烘干，最后取出来就得 到了活性炭。
4.结果和讨论 1）正交实验，通过实验之后所得结果可知，应用水蒸气活化法制成活性 炭中影响吸附性能主要因素就是活化时间、活化温度以及水蒸气的流量。因要进 一步对工艺条件进行优化，选择了L9（34）作为正交实验水平，其因素水平，其 实验结果以及直观结果。m31m21m11，其最佳活化温度是8500C时，m32m22m12， 其最佳的活化时间为90min，m33m23m13，其最佳的水蒸气的流量是 10.73Ml/min；
RARBRC时，影响制备活性炭主要因素因此是：活化温度，活化 时间，水蒸气流量。
2）追加实验；
从上面研究可知，最佳的因素水平方式为A3B3C3，也就是 活化的温度达到了850℃，其活化的时间为90min，其水蒸气的流量到达了 10.73mL/min，在该条件下进行实验，把这组实验和第9组实验中的碘吸附值做比 较，在最佳的组合条件制备活性炭时吸附碘的值是490.5215mg/g，比第9组实验 值高。从追加的实验结果来看，本论文中的实验活化工艺的参数是，活化温度为 8500C，其活化时间为90min，其水蒸气的流量是10.73mL/min，在这种情况下活 性炭产出率是35.16%。
3）比较水平；
横坐标为各种因素不同的水平，而纵坐标用所对应碘的吸 附值，从而就能够描绘出不同水平和碘吸附值间关系曲线。从实验结果来看，活 化温度升高必然增大活性炭碘吸附值，从实验中可以看出温度达到8500C属于最 佳值，而且随着活化时间延长其值也随之增加，实验表明时间达到90min得到了 碘吸附的最大值。从实验情况来看，各个因素影响活性炭的碘吸附值不同。假如某因素对吸附值造成影响较大，必然该因素不同水平相对吸附值差异也就大，事 实上各个活化因素主次关系是ABC，也就是活化温度影响吸附值较大，接着是活 化时间，最小的是水蒸汽流量。从实验结果来看，只有达到了最佳的活化温度 850℃，如果活化的温度过高必然会造成活化速率较快，活化中就微孔就会成为 中孔或者大孔，降低了活性炭的吸附性能。
4）表面官能团；
从实验结果可知，原料和活化之后产品的红外谱图截然 不同，表明在活化过程中将原料中较为复杂的无机质与有机质分解挥发。当处于 1000~1600/cm的范围中，就能够查看到原料与产品图谱间存在明显变化。出现这 种变化因素是N-O和C-O键的形成特征。当波数达到2250/cm，主要根源在于C、 N伸缩振动，而在非共轭情况下产生的。都说明经过活化之后，产品中含氮、含 氧的官能团数量提升了，也增强了产品表面的极性。
5）表面形貌；
从活性炭的表面情况来看，其尘粉结构较为致密，而且表 面还存在一些裂纹与孔隙，出现这些原因根源在于，其一因为煤颗粒自身性质决 定，其二在炼焦过程之中采用了高温进行处理相关，因为使用高温度能够裂解煤， 发生反应时产生出大量的CO2、CO等各种气体，从而在表面上形成了一些孔隙 与沟槽，因此可看出焦化除尘粉很适合作为制备活性炭原料。并且活性炭表面存 在明显孔结构，而且其孔隙直径没有不均匀分布。本文为了统计活性炭的表面中 孔与微孔所占百分数，就使用了测点网格手工数点法进行统计。从所选区域中选 出100个计数点，统计之后得知微孔占据了12%，中孔占据了48%。根据统计可 知活性炭中微孔比例相对偏低，这就是碘吸附值较低的根源，因存在大量微孔就 是活性炭吸附小分子物质关键。
二、结束语 总而言之，采用焦化除尘粉来制备出活性炭，不但防止了出现二次污染现 象，还满足了市场对活性炭的所需，可谓是百利而无一害。因此就必须要研究制 备工艺，进而对该工艺进一步改进，有效提升活性炭的吸附能力。
作者：侯永涛 甘泓均 单位：中国平煤神马集团
