壓塊工藝條件下配煤對活性炭孔結構的調控作用分析

郭麗萍

摘要：為提升活性炭強度，擬定采用大同侏羅紀煤作為煤樣，經破碎、粉磨處理成煤粉，實現制備活性炭。實驗研究結果表明，單獨配用不粘煤，中孔結構發育程度不顯著，樣品強度偏低，碘值降低;而若能聯合應用不粘煤與焦煤，活性炭強度與碘值均有明顯提升，對孔徑排布情況進行分析，發現加用不粘煤與焦煤，能促進中孔（ 4.0-20.mm）結構的發育。

關鍵詞：活性炭;不粘煤與焦煤;吸附屬性;調控作用

2018年底，我國煤基活性炭生產總量約為67萬t/年[1]。孔結構是影響活性炭吸附、分離能力的主要因素，不同用途對活性炭孔結構提出的要求有別。實現對煤基活性炭的孔結構的有效調控，是進一步優化活性炭產品效能的有效方法。

1實驗方法

大同侏羅紀煤為一類低灰煙煤，和傳統煤制相比，其低灰、低硫、高熱值、用途廣泛。分子結構以縮合芳香核為主，不同結構單位間的橋鍵數目較多，大分子結構在其內部有序羅列，該類煙煤的空隙結構多數是有序的微孔體系。

本次實驗研究中，將大同侏羅紀煤設為主料，輔料以不粘煤和粘結性焦煤為主，煤焦油充當粘合劑，在磨具作用下鑄成柱狀成型條。物料配置可采用如下兩種方法：

①主、輔料（粘煤和粘結性焦煤）配比為45：10：19;②主料、輔料與粘合劑的配比為7：1：2：3。成型至水分完全揮發后，應用小型回轉爐進行炭化與活化實驗，前者溫度約為700 0C，后者約為900 0C，且對應的水蒸氣流量是20mL/min、對樣品做出 AC-T-B（J）的編號，其中T：活化時間（ min），B：不粘煤，J：焦煤[2]。

2檢測方法

本次研究在活性炭樣品材料整體制得后，將其放置于3IO℃、真空條件下烘干4h;應用高純N，探針檢測活性炭的吸附屬性;利用OSDFT與BJH模型分析孔徑分布狀況。

2.1配煤類型對樣品吸附能力產生的影響

結合表1中的數據信息，若單純配用不粘煤、經90min活化處理后，樣品AC-90 -BJ燒失率比AC-90 -B高出1.3個百分點，后者碘值明顯高于不添加粘合劑的樣品，同時后者強度更大。這提示伴隨活化時間的拖延，燒失率有增加趨勢，聯合應用焦煤和不粘煤對應樣品的活化時間顯著快于單一配用不粘煤的樣品;在活化時間恒定情況下，燒失率增加，碘值與強度同步上升，樣品表層無清晰可見的浮灰。

2.2配煤類型對樣品孔結構產生的影響分析

本次研究中在76.70K溫度條件下，檢測樣品的吸附等溫線，并利用差異性分析模式去了解樣品孔結構情況。結果顯示，當相對壓力< 0.1時，AC-B類樣品吸附線斜率達到峰值，提示樣品具備相對較發達的微孔結構;當壓力>0.4時，AC-BJ類樣品伴隨燒失率指標的增加，回滯環覆蓋范疇也相應拓展，同時配用不粘煤和焦煤時，樣品的中孔體系更具發達性[3]。

活性炭樣品孔隙結構相關數據見表2。對表2內的數據進行分析，發現在與燒失率指標相近時，AC-B類樣品的比表面積相對較大，AC-BJ類樣品總孔容與微孔孔容較小于AC-B類樣品，表明同時配用不粘煤與焦煤，活性炭樣品的中孔體系質量明顯上升。

3結束語

活性炭屬于一類多孔炭材料制品，在液相分離、氣體凈化、食品去色等各個領域中有所應用。活性炭具有來源渠道廣泛、產品性能安穩、生產成本低廉、抗磨損性能優良等特征。在后續的研究中，應加大對活性炭孔結構微孔、更大總孔容等影響的研究，以同步提升配煤和焦炭質量，促進生產作業的發展運行。

參考文獻：

[1]王坤俊，王龍江，韓麗紅，等.核空氣凈化用浸漬活性炭的中毒老化效應及影響因素分析[J].化工新型材料，201 8，46（09）：190-194.

[2]雷清平，張文強，趙龍，等.高效壓塊活性炭的制備[J].潔凈煤技術，201 8，24（S1）：71-75.

[3]王娟，李海紅，薛慧.K2CO3活化法制備棉纖基活性炭及孔結構分析[J].化學工程，2018，46（07）：17-21+36.