高比表面积活性炭的制备及其初步应用

大连理工大学

硕士学位论文

高比表面积活性炭的制备及其初步应用

姓名：蒋宝城

申请学位级别：硕士

专业：工业催化

指导教师：张永春

20080601

大连理工大学硕士学位论文

摘要

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：盘锦石油焦是制各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Ｈ２０２和ＨＣｌ０４溶液进行预改性处理，结果显示ｉ所含的表面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“活性比表面积（２３３６ｍ２９‘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，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

高比表面积活性炭的制备及其初步应用

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