煤基活性炭制備中化學添加劑的應用觀察

魏 威 李 甘

湖北工程學院新技術學院，湖北 孝感 432000

煤基活性炭制備中化學添加劑的應用觀察

魏 威 李 甘

湖北工程學院新技術學院，湖北 孝感 432000

在煤基活性炭的制備過程中，化學添加劑對于制備的質量具有較好的控制作用。為了比較不同類型化學添加劑對制備的影響，我們選取了不同比例的KOH和ZnCl2添加劑，對它們在煤基活性炭的制備中，對煤揮發性、產物的微晶結構的影響進行了實驗對比研究。

煤基活性炭；化學添加劑；應用觀察

目前，將煤作為活性炭制備的主要原料具有較好的經濟性，而且已經成為活性炭制備發展的必然趨勢。而且，隨著工業生產要求的不斷提高，對煤基活性炭的制備性能也提出了更高的要求。在煤中加入化學添加劑是制備活性炭的主要方法。為了探討不同化學添加劑在制備中的應用價值，本文進行了實驗研究，具體報道如下。

一、實驗設計

(一)選取煤樣本

將我國唐山開灤礦山的長焰煤作為實驗原料樣本，其煤炭指標以及煤灰的成分構成如表1所示。

表1 煤樣本的工業以及化學分析表

由上表可知，該煤樣本的絲質體含量很低，幾乎不含有無機礦物，但是鏡質組織的含量很高。正是因為其具有上述特點，成為活性炭制備的理想原料，不僅可以清晰地反映出化學添加劑對制備活性炭的影響，而且還可以對制備的過程進行有效控制。

(二)活性炭制備方法

對煤樣本進行研磨，并使用300目予以篩選。其10份水，28份焦油和62份煤混合配置，在其中分別加入濃度為0、1%、5%、10%和25%的KOH和ZnCl2。完成數字編號之后，將活性炭的料條分別置入不同編號的試管，碳化到600攝氏度，在該溫度下保存50分鐘，然后逐漸將溫度加熱到900℃，制備出活性碳。采用濃度為5%的HCL酸洗液，對制備出的活性炭進行浸泡，清除殘留的KPH和ZnCl2，然后檢測碘值，分析其比表面積。

二、檢測方法

碳化物的結構，采用X射線衍射儀(三星，YYT-3型)進行檢測，對微晶的表現大小進行計算。活性炭比表面積則采用自動吸附儀檢測，碘值則采用化學法檢測。通過分析各項檢測以及計算結果，對活性炭的石墨化程度進行評估，比較不同化學添加劑對煤揮發性、產物的微晶結構的影響。

三、結果分析和討論

(一)化學添加劑對煤揮發性的影響

將煤樣本和不同濃度比例的化學添加劑混合之后，當添加劑的濃度為0-5%時，隨著添加量的增加，煤樣本的揮發性會逐漸降低。但是當添加劑的濃度達到10% 及以上時，其揮發性呈上升趨勢。我們在相同的實驗環境下，對KOH和ZnCl2的工業指標的揮發值進行了計算，具體結果如表2所示。

表2 煤與化學品的混合物工業分析結果

由上表可知，和實際測量值比較，煤樣本和化學添加劑混合之后的理論揮發性較低。導致該結果出現的主要原因為，煤樣本的變質程度較低，在加入化學添加劑之后，部分揮發會受到抑制。由此可知，KOH和ZnCl2在煤基活性炭的制備中，具有抑制揮發的作用。

(二)化學添加劑對煤產物的微晶結構的影響

X射線衍射儀對碳化物的結構檢測的結果如表3所示。

表3 煤樣本和不同比例化學添加劑混合后的碳化物微晶結構特征

由上表可知，當煤樣本加入KOH和ZnCl2之后，添加量越多，碳化物微晶層片的堆砌厚度以及直徑都有所下降，而且石墨化的程度也在逐漸降低，但是碳化物微晶層之間的距離逐漸增加。這一研究結果提示，在共碳化過程中，KOH和ZnCl2生成的碳化產物具有較低的石墨化程度，微晶的大小減少，間距增加，生成了無定形炭為主的炭前驅體，會隨著化學添加物添加量的增加而顯著增加，二者呈正相關，表示KOH和ZnCl2在煤基活性炭的制備中，對于煤炭化具有一定的作用。

四、結束語

綜合上述分析可知，在煤炭化過程中加入適量化學添加劑能夠對整個過程起到控制作用，而且KOH的影響要比ZnCl2大，這是因為在煤的炭化過程中，KOH和ZnCl2具有不同的化學作用。

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TQ

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