高比表面积活性炭的制备及其初步应用

时间:2025-06-07

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

PreparationandPreliminaryApplicationofHighSurfaceAreaActivated

Carbon

Abstract

HSAAC(highsurfaceareaactivatedcarbon)iswidelyusedinfuelgasstorage,gasseparation,catalysisandvariouschemicalprocesses.Cokesareby-productsofthepetroleumproduct.Itiswell-knownthatPC(petroleumcoke)isagoodprecursorforpreparinghighsurfaceareaAC(activatedcarbon)becauseofitsabundantresources,lowprice,hi曲carboncontent,lowvolatileandashcontent.However,PCiSdifficulttobeactivatedduetoitsstablemicrographiticstructure.AlargeamountofKOHisneededtoprepareAC,whichbringsmanyproblems,suchashighproductcostandenvironmentpollution.Therefore,howtooptimizethetechnicalconditionsandlowerKOH/cokeratioisofgreatvalueforfurtherresearch.

ACispreparedfromacommercialPCfromCNPCLiaohePetrochemicalCompanyastheprecursorandKOHforactivation,theeffectofdifferentpreparationconditionsonthepropertiesofACwasinvestigatedbyusingorthogonaldesignandsinglefactoranalysis.IthasbeenfoundthatthePCisagoodprecursorforpreparingACwitllahighiodineadsorptionvalue.Meanwhile,thepropertiesofACareaffectedbyactivationtemperature,KOH/cokeratio,activati …… 此处隐藏:10425字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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