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浅谈煤种对蜂窝活性炭机械强度和孔隙结构的影响

发布时间:2019-09-28 浏览

蜂窝活性炭在气体分离和净化、溶剂回收、废水处理等应用领域,机械强度和孔隙结构可体现出蜂窝活性炭的吸附能力和使用寿命。吸附饱和的蜂窝状活性炭需要定期清理和再生,高机械强度的蜂窝状活性炭,可以避免运输及再生过程中的损失,延长其使用寿命。

浅谈煤种对蜂窝活性炭机械强度和孔隙结构的影响

煤种对蜂窝活性炭机械强度的影响

以大同煤和神木煤为例,大同煤制蜂窝活性炭不仅比表面积高,而且制得的蜂窝状活性炭的机械强度也高。这主要是由于大同煤是弱粘结性烟煤,含有较高的惰质组分,低的镜质组分,炭化后形成致密结构,而且在活化过程以形成微孔为主,因此其机械强度高。而神木煤属于不粘结性烟煤,镜质组分高,炭化后形成结构疏松的蜂窝炭化料。由此推断,不同的煤种在炭化和活化过程中形成的中孔和大孔是造成煤制蜂窝活性炭机械强度下降的主要原因。因此,在以煤为原料通过挤出成型、炭化和活化工序制备的蜂窝活性炭工艺中,煤种显然会影响蜂窝活性炭的机械强度和孔隙结构的。以大同烟煤为原料,可以获得比表面积高达884m/g,抗压强度14.7MPa的蜂窝活性炭,以神木煤为原料,则可得到中孔和大孔发达的蜂窝活性炭,但机械强度相对较低。

浅谈煤种对蜂窝活性炭机械强度和孔隙结构的影响

煤种对蜂窝活性炭孔隙结构影响

在不同烧失量下,大同煤与神木煤制蜂窝炭化料以及活性炭的氮吸附等温线,按照国际纯化学和应用化学学会(IUPAC)的分类法,大同煤制蜂窝活性炭样品的吸附等温线表现为微孔材料的特性,属于I型等温线,说明这些蜂窝活性炭的孔隙结构以微孔为主。大同煤制蜂窝炭化料表现为无孔材料的特征,随着活化程度的增加,对氮气的吸附能力相应增加,当活化烧失量大于28%后,吸附等温线在相对压力小于0.1,等温线弯曲处的弧度变大,表明微孔的分布逐渐变宽,部分小直径微孔转变为大直径微孔。此外,在相对压力大于0.9以后,这些吸附等温线出现上升趋势,表明中孔和大孔数量也随之增大。神木煤制蜂窝活性炭的吸附等温线呈现IV型等温线,与大同煤制蜂窝活性炭相比,在相对压力大于0.9以后,由毛细凝结引起的吸附量急剧增加,吸附量未呈现出吸附饱和现象,表明神木煤制蜂窝活性炭内有大量中孔和大孔。由吸附等温线计算出的蜂窝状活性炭比表面积和总孔容,随着活化时间的增加,两种煤制蜂窝活性炭的总孔容和比表面积均不同增加。说明水蒸气与碳的活化反应,一方面使炭化过程闭塞的孔开放,另一方面也生成新的孔隙,大同煤制蜂窝活性炭高于神木煤。

浅谈煤种对蜂窝活性炭机械强度和孔隙结构的影响

由此可见,煤种的不同对蜂窝活性炭机械强度和孔隙结构的影响也不同。

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