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高比表面积活性炭的制备及其初步应用

蒋宝城

   高比表面积活性炭由于具有发达的微孔结构和大的吸附容量,因而被广泛应用于燃料气储存、气体分离、超级电容器、催化反应等方面。石油焦作为炼油厂的副产物,资源丰富,价格低廉;且碳含量高,灰分、挥发份低,是生产高比表面积活性炭的优质原料。但由于石油焦结构致密,结晶度高,缺乏活化所需要的初孔,需用大量的强碱来活化成孔,造成生产成本高,污染严重。因此优化活化工艺、降低碱的用量成为石油焦基高比表面积活性炭开发研制的关键。 活性炭制备以盘锦石油焦为原料,KOH为活化剂,通过正交实验和单因素实验分析,研究了活化温度、碱焦比、活化时间、碱焦混合方式对活性炭性能的影响。实验结果表明:盘锦石油焦是制备高比表面积活性炭的优质原料;活化温度、碱焦比、活化时间以及它们之间的交互作用对产品性能有一定的影响。 对石油焦原料分别用H_2O_2和HClO_4溶液进行预改性处理,结果显示:所含的表面烃基官能团显著减少,而含氧官能团明显增多,说明烃基官能团被氧化成含氧官能团,同时由于氧的引入使石墨微晶层片距离有所增大,对活性炭孔的形成有促进作用,增大了产品活性炭的比表面积。石油焦经适当的预改性处理后活化,能够制得高比表面积的活性炭,使碱的利用率提高,证明原料表面的含氧官能团是活化过程中反应的“活性点”。其中,双氧水氧化的最佳浓度为15%,碱焦比为3:1时活化制得活性炭具有高比表面积(2336m~2g~(-1))。 以制备的高比表面积活性炭作为吸附剂储存天然气,初步研究了吸附剂的碘吸附值和比表面积对储气性能的影响。结果表明:与中国科学院山西煤化所及河北市售2个活性炭样品比较,实验室所制活性炭储存甲烷性能较好;在3.5MPa、室温下,甲烷的体积吸附量为95V/V;制备的高比表面积石油焦基活性炭,孔径分布大多数集中在2nm以下;比表面积和孔分布是影响吸附剂储气性能的重要参数。……   
[关键词]:石油焦;高比表面积活性炭;预改性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2008年