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本文研究了以山西柳林华晋焦煤集团焦煤为原料,水蒸气为活化剂,在氮气的保护下制备高比表面积球形活性炭的工艺过程。该工艺过程主要包括预处理工艺、炭化工艺和活化工艺。 由于所使用原料具有粘结性,为了解决粘结性煤颗粒在可塑区内发生急剧膨胀与颗粒间相互粘结的问题,研究了预处理工艺和其他惰性组分添加量对活性炭质量的影响。通过实验研究可知,最佳的预处理条件为:处理温度为200℃,处理时间为3 h,由于石油焦的添加并不能很好的提高活性炭的质量,所以可以不添加石油焦。 活性炭的质量与炭化条件也有着密切的关系。主要研究了炭化终温和升温速率对活性炭质量的影响。根据实验结果,选炭化终温为700℃。较适宜的炭化升温速率为4℃/min。 活化过程是活性炭制备工艺中最关键的工艺过程,它直接影响到活性炭的性能、成本和质量,本实验采用水蒸气作为活化剂,在高温下对炭化料进行活化制备活性炭。研究活化温度、活化时间和液态水流量对活性炭质量的影响。由实验结果可知,活化温度取850℃,活化时间取7 h。液态水流量取0.35 mL/min。 在最优工艺条件下所得产品的BET比表面积为862.83 m2/g,langmuir比表面积为995.27 m2/g,总孔容为0.56 cm3/g,平均孔半径为1.3 nm,微孔率为66%,中孔率为34%。 论文还研究了活化时间对其他原料活性炭质量的影响。实验结果表明,临安核桃壳活性炭的最优活化时间为2 h;废弃树脂和酚醛树脂活性炭的最优活化时间为8 h,马来西亚椰子壳活性炭的最优活化时间为2 h。