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微波法脱硫活性炭的制备、结构与性能

作　者: 汪南方
导　师: 华坚
学　校: 四川大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 微波加热脱硫活性炭微晶结构孔结构表面化学结构糠醛渣
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 1次
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内容摘要

随着科技的进步和工业的迅速发展,环境污染日益严重。SO2和酸雨造成的环境污染已成为制约我国社会经济可持续发展的重要因素。因此研究开发新的烟气脱硫技术对解决SO2和酸雨污染具有重要的意义。开发新型活性炭烟气脱硫材料制备技术和研究其制备、结构与性能变化规律对促进炭法烟气脱硫技术的应用和发展具有重要的理论和实际意义。将微波加热技术用于烟气脱硫活性炭的制备中是制备技术的新探索。利用微波加热技术制备柱状和球形的糠醛渣活性炭是本课题的创新点。本文采用物理活化法,和催化物理活化法二种方法,以微波加热方式来制备糠醛渣颗粒脱硫活性炭。在微波法柱状炭的物理活化的研究中,以PW-1 柱状炭为原料,选取辐照功率、CO2流量、辐照时间三个因素,通过正交实验,结果表明功率是影响活性炭吸附性能的最重要的因素。重点考察了微波辐照功率大小变化对活性炭结构与性能影响,通过XRD来分析微晶结构变化,低温氮吸附研究孔结构的变化,用联碱滴定法研究了表面化学结构的变化,碘吸附和脱硫实验研究了吸附性能的大小变化,结果发现,微波加热对炭化料的微晶结构破坏主要发生石墨微晶晶粒尺寸La上,La随微波加热功率变大而减小,功率越大减小的程度越大;活化功率最好选择在640W左右,此功率下所得活性炭的比表面积为187.7 m2·g-1,孔容为13.68×10-2cm3·g-1,平均孔径大小为2.916nm,属中孔类型的活性炭;微波辐照加热下炭表面酸性官能团部分分解,特别是羧酸官能团几乎分解完全,仅剩0.0345mmol·g-1,碱性官能团含量保持相对稳定,表面化学性质呈碱性;2小时内的平均脱硫率达72.55%,高于活化前的52.27%。通过对不同的加热方式

全文目录

1 绪论  12-26
  1.1 引言  12
  1.2 活性炭的制备  12-17
    1.2.1 原料的选择  13-14
    1.2.2 成形工艺  14-15
    1.2.3 炭化活化方法  15-17
    1.2.4 炭化活化加热方式  17
  1.3 微波加热技术在活性炭制备、再生和改性上的应用  17-19
    1.3.1 微波加热制备活性炭  17-18
    1.3.2 微波加热再生活性炭  18-19
    1.3.3 微波加热改性活性炭  19
  1.4 活性炭的物理化学结构  19-21
    1.4.1 活性炭的微晶结构  19-20
    1.4.2 活性炭的孔隙结构  20-21
    1.4.3 活性炭的孔表面化学结构  21
  1.5 活性炭应用于烟气脱硫  21-24
  1.6 选题意义与研究内容  24-26
    1.6.1 选题意义  24-25
    1.6.2 研究内容  25-26
2 柱状炭的微波物理活化  26-45
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-31
    2.2.1 实验原料与设备  26-27
    2.2.2 微波场的热效应的测定  27-28
    2.2.3 样品制备  28
    2.2.4 微波活化正交实验因素与水平设计  28-29
    2.2.5 活性炭的比表面积和孔结构测试  29
    2.2.6 XRD分析  29
    2.2.7 SEM表面形貌分析  29
    2.2.8 碘吸附值的测试  29
    2.2.9 表面官能团的测试  29
    2.2.10 脱硫性能的测定  29-31
  2.3 结果与讨论  31-44
    2.3.1 微波场的热效应  31-32
    2.3.2 正交实验  32-34
    2.3.3 辐照功率对活性炭的结构的影响  34-38
      2.3.3.1 对微晶结构的影响  34-35
      2.3.3.2 对孔结构的影响  35-37
      2.3.3.3 对表面酸性官能团和碱性官能团的影响  37-38
    2.3.4 辐照功率对活性炭吸附性能的影响  38-40
    2.3.5 不同的加热方式对活性炭结构与性能的影响  40-44
      2.3.5.1 孔结构的对比  40-42
      2.3.5.2 微区形貌的对比  42-43
      2.3.5.3 表面化学结构的对比  43
      2.3.5.4 脱硫性能的对比  43-44
  2.4 小结  44-45
3 微波法球形脱硫活性炭  45-60
  3.1 引言  45
  3.2 实验部分  45-48
    3.2.1 实验材料及实验设备  45-46
    3.2.2 样品制备  46-48
      3.2.2.1 活性炭制备中不同炭化路线的设计  46-47
      3.2.2.2 炭化过程的升温速率的测定  47-48
      3.2.2.3 催化物理活化制备  48
    3.2.3 XRD结构分析  48
    3.2.4 碘吸附值测试  48
    3.2.5 脱硫性能测试  48
  3.3 结果与讨论  48-58
    3.3.1 炭化方式对微晶结构的影响  48-50
    3.3.2 不同炭化历程对脱硫性能的影响  50-51
    3.3.3 催化物理活化影响因素分析  51-58
      3.3.3.1 K_2CO_3掺合比对碘吸附值与脱硫性能的影响  51-53
      3.3.3.2 后处理方法对碘吸附值与脱硫性能的影响  53-56
      3.3.3.3 辐照功率对结构与性能的影响  56-57
      3.3.3.4 气流量对碘吸附值与脱硫性能的影响  57
      3.3.3.5 活化时间对碘吸附值与脱硫性能的影响  57-58
  3.4 小结  58-60
4 负载金属催化剂活性炭  60-68
  4.1 前言  60
  4.2 实验部分  60-62
    4.2.1 实验设备及实验材料  60-61
    4.2.2 样品制备  61-62
      4.2.2.1 电炉加热制备  61
      4.2.2.2 微波加热制备  61-62
    4.2.3 脱硫性能测试  62
    4.2.4 XRD分析  62
  4.3 结果与讨论  62-67
    4.3.1 金属种类对脱硫性能的比较  62-63
    4.3.2 制备加热方式对脱硫性能的影响  63
    4.3.3 掺合比对脱硫性能的影响  63-65
    4.3.4 催化剂在活性炭脱硫前后状态  65-67
  4.4 小结  67-68
5 颗粒活性炭的流体力学性能比较  68-73
  5.1 引言  68
  5.2 实验部份  68-69
    5.2.1 实验原料  68-69
    5.2.2 实验装置  69
  5.3 结果与讨论  69-72
    5.3.1 堆积密度与孔隙率  69-70
    5.3.2 填充高度与压降  70-71
    5.3.3 炭的外部形态结构与压降  71
    5.3.4 粒径与压降  71-72
  5.4 小结  72-73
参考文献  73-78
声明  78-79
致谢  79-80
作者攻读硕士学位期间所取得的科研成果  80

微波法脱硫活性炭的制备、结构与性能

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