FeCl3添加劑作用下煤基壓塊活性炭的孔結構調控

姚 鑫，楊 乾，趙學松，葉鵬濤，王帥帥，邱麗君

(合肥工業大學 化學與化工學院，安徽 合肥 242002)

0 引 言

壓塊破碎顆粒活性炭(簡稱壓塊活性炭)制備工藝能夠制備出強度高、漂浮率低的煤基顆粒活性炭，適用于液相吸附應用[1]。根據吸附質特性，采用特定的技術手段控制調節活性炭的孔結構是提高活性炭應用效率的有效途徑[2]。但目前壓塊活性炭的孔結構調控存在一定困難，因為壓塊工藝通常要求原料煤具有一定黏結性，僅變質程度較低的煙煤適用，在“炭化-物理活化”造孔過程中，原料煤的組成結構很大程度上決定了活性炭的孔結構[3]。如何在原料煤種有限、制備工藝相對成熟的現狀下實現壓塊活性炭的孔結構調節需進一步探索。

催化活化法是在原料中加入金屬或金屬氧化物，利用金屬對碳的氣化反應的催化作用，使反應的活性位點集中在金屬周圍，進而改變活性炭的孔結構[4]。利用Fe系物質作為催化劑時，不僅可以調節活性炭孔結構，還可以賦予活性炭一定磁性，可采用磁選法對活性炭進行回收。目前，以Fe系添加劑催化活化制備活性炭的研究包括直接混合法[5]、浸漬法[6-7]、離子交換法[8,9]和熔體滲透法[10]等。Yang等[5]將325目(0.045 mm)Fe3O4與200目(0.074 mm)原料煤粉機械混合，經水蒸氣活化制備出磁性能穩定的磁性活性炭，但對活性炭孔隙結構調節作用不明顯。Liu等[7]將原料煤經200 ℃空氣氧化后，與FeCl3按質量比10∶1浸漬后干燥，經CO2活化制備活性炭。在相近燒失率(25%左右)下，添加FeCl3的樣品比表面積和孔容顯著增加，分別由添加前的305.45 m2/g 和0.154 cm3/g增加至1 045.43 m2/g 和0.344 cm3/g。……