焦化除尘粉制活性炭及其应用研究

论文摘要

焦化企业炼焦过程中产生的焦化除尘粉对生态环境造成严重污染,将其作为二次资源进行利用具有重要意义。本课题研究以焦化除尘粉为原料制成附加值高和应用前景广阔的活性炭,并进一步研究其应用,为焦化除尘粉清洁高效利用提出新思路和新工艺,也促进资源循环利用,为建设资源节约型、环境友好型社会做出贡献。通过正交实验确定除尘粉用KOH活化及水蒸气活化的最佳工艺,系统地研究了各种活化因素对吸附性能的影响,通过实验论证了焦化除尘粉制备活性炭的可行性。研究结果表明:KOH活化法制得的活性炭吸附性能较好,碘吸附值可达到874.3774mg/g,水蒸气活化法制得的活性炭碘吸附值为490.5215mg/g。但KOH活化法成本高,且环境污染大,所以选用水蒸气活化法制得的活性炭进行进一步的研究。采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对所制得的活性炭样品的结构和表面形貌进行分析研究。结果表明,焦化除尘粉在活化过程中表面含氧、含氮官能团的数量增多,产品表面极性增强,且产生了大小不一的微孔,活化后的产品结构以类石墨微晶为主。初步探索了以水蒸气活化法最佳工艺下生产的粉末活性炭为原料,制取成型吸附材料—活性炭毡布的工艺,并对所制得的活性炭毡布进行了性能评价。在活性炭浓度为20%,粘结剂浓度为30%时,活性炭毡布的吸附性能最好,碘吸附值为291.3541mg/g,此时载炭量为65.36%。以上结果表明:焦化除尘粉可以制备出高附加值的活性炭,并能进一步制成成型吸附材料—活性炭毡布,不仅为焦化除尘粉的资源化利用开辟了一条新的途径,也将产生巨大的环境、经济和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 除尘粉的处理应用现状
• 1.1.1 烧结
• 1.1.2 回配炼焦
• 1.1.3 除尘粉制备活性炭的意义
• 1.2 活性炭简介
• 1.2.1 活性炭的应用现状
• 1.2.2 活性炭的结构
• 1.2.3 活性炭的特性
• 1.3 活性炭的制备方法
• 1.3.1 物理活化法
• 1.3.2 化学活化法
• 1.3.3 化学物理法
• 1.3.4 催化活化法
• 1.4 活性炭的应用
• 1.4.1 气相吸附
• 1.4.2 液相吸附
• 1.4.3 作催化剂或催化剂载体
• 1.4.4 在医学领域的应用
• 1.4.5 电化学和其他方面
• 1.5 活性炭无纺布的应用
• 1.6 本课题的研究背景和意义
• 1.7 本课题研究内容
• 第二章 实验内容
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 水蒸气活化法制备活性炭
• 2.2.2 KOH活化法制备活性炭
• 2.2.3 制备活性炭毡布
• 2.3 实验设备
• 2.4 测试设备
• 2.5 分析方法
• 2.5.1 工业分析
• 2.5.2 活性炭碘吸附值的测定
• 2.5.3 红外光谱
• 2.5.4 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy ,SEM）的测试
• 2.5.5 X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 物理活化法制备活性炭
• 3.1.1 正交实验结果与分析
• 3.1.2 追加实验
• 3.2 KOH活化法
• 3.3 傅立叶红外光谱谱图分析
• 3.4 SEM表面形貌分析
• 3.5 XRD 结构分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 制备活性炭毡布的工艺研究
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验步骤
• 4.1.2 工艺流程
• 4.1.3 实验内容
• 4.2 实验原理
• 4.2.1 实验原料的选择
• 4.2.2 粘合机理
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 活性炭浓度对活性炭毡布性能的影响
• 4.3.2 粘结剂浓度对活性炭毡布的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 除尘粉基活性炭的成本分析及应用前景
• 结论与展望
• 1. 论文的主要结论
• 2. 下一步工作的展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢