煤基活性炭制备中化学添加剂的应用观察

2016-12-28魏威李甘

山西青年 2016年24期

关键词：微晶碳化物活性炭

魏威李甘

湖北工程学院新技术学院，湖北孝感 432000

煤基活性炭制备中化学添加剂的应用观察

魏威李甘

湖北工程学院新技术学院，湖北孝感 432000

在煤基活性炭的制备过程中，化学添加剂对于制备的质量具有较好的控制作用。为了比较不同类型化学添加剂对制备的影响，我们选取了不同比例的KOH和ZnCl2添加剂，对它们在煤基活性炭的制备中，对煤挥发性、产物的微晶结构的影响进行了实验对比研究。

煤基活性炭；化学添加剂；应用观察

目前，将煤作为活性炭制备的主要原料具有较好的经济性，而且已经成为活性炭制备发展的必然趋势。而且，随着工业生产要求的不断提高，对煤基活性炭的制备性能也提出了更高的要求。在煤中加入化学添加剂是制备活性炭的主要方法。为了探讨不同化学添加剂在制备中的应用价值，本文进行了实验研究，具体报道如下。

一、实验设计

(一)选取煤样本

将我国唐山开滦矿山的长焰煤作为实验原料样本，其煤炭指标以及煤灰的成分构成如表1所示。

表1 煤样本的工业以及化学分析表

由上表可知，该煤样本的丝质体含量很低，几乎不含有无机矿物，但是镜质组织的含量很高。正是因为其具有上述特点，成为活性炭制备的理想原料，不仅可以清晰地反映出化学添加剂对制备活性炭的影响，而且还可以对制备的过程进行有效控制。

(二)活性炭制备方法

对煤样本进行研磨，并使用300目予以筛选。其10份水，28份焦油和62份煤混合配置，在其中分别加入浓度为0、1%、5%、10%和25%的KOH和ZnCl2。完成数字编号之后，将活性炭的料条分别置入不同编号的试管，碳化到600摄氏度，在该温度下保存50分钟，然后逐渐将温度加热到900℃，制备出活性碳。采用浓度为5%的HCL酸洗液，对制备出的活性炭进行浸泡，清除残留的KPH和ZnCl2，然后检测碘值，分析其比表面积。

二、检测方法

碳化物的结构，采用X射线衍射仪(三星，YYT-3型)进行检测，对微晶的表现大小进行计算。活性炭比表面积则采用自动吸附仪检测，碘值则采用化学法检测。通过分析各项检测以及计算结果，对活性炭的石墨化程度进行评估，比较不同化学添加剂对煤挥发性、产物的微晶结构的影响。

三、结果分析和讨论

(一)化学添加剂对煤挥发性的影响

将煤样本和不同浓度比例的化学添加剂混合之后，当添加剂的浓度为0-5%时，随着添加量的增加，煤样本的挥发性会逐渐降低。但是当添加剂的浓度达到10% 及以上时，其挥发性呈上升趋势。我们在相同的实验环境下，对KOH和ZnCl2的工业指标的挥发值进行了计算，具体结果如表2所示。

表2 煤与化学品的混合物工业分析结果

由上表可知，和实际测量值比较，煤样本和化学添加剂混合之后的理论挥发性较低。导致该结果出现的主要原因为，煤样本的变质程度较低，在加入化学添加剂之后，部分挥发会受到抑制。由此可知，KOH和ZnCl2在煤基活性炭的制备中，具有抑制挥发的作用。

(二)化学添加剂对煤产物的微晶结构的影响

X射线衍射仪对碳化物的结构检测的结果如表3所示。

表3 煤样本和不同比例化学添加剂混合后的碳化物微晶结构特征

由上表可知，当煤样本加入KOH和ZnCl2之后，添加量越多，碳化物微晶层片的堆砌厚度以及直径都有所下降，而且石墨化的程度也在逐渐降低，但是碳化物微晶层之间的距离逐渐增加。这一研究结果提示，在共碳化过程中，KOH和ZnCl2生成的碳化产物具有较低的石墨化程度，微晶的大小减少，间距增加，生成了无定形炭为主的炭前驱体，会随着化学添加物添加量的增加而显著增加，二者呈正相关，表示KOH和ZnCl2在煤基活性炭的制备中，对于煤炭化具有一定的作用。