针对SO2脱除的煤基活性炭结构及表面优化调控

• 作者: 于馨凝 刘少俊 林国鑫 郑成航 高翔
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 活性炭 响应曲面法 孔结构 官能团 SO2吸附
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 页码范围: 1593-1600
• 页数: 8页
• 分类号: TQ424.1|X701.3
• 字数: 4388字
• 语种: 中文

摘要

以神华褐煤为原料,ZnCl2为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,并通过NaOH溶液改性调控活性炭表面的化学官能团,进行烟气中SO2吸附的研究.利用扫描电镜观察活性炭的表观形貌,利用低温N2吸附法表征活性炭的比表面积及孔隙结构,利用红外光谱和Boehm滴定法考察活性炭的表面化学官能团.基于响应曲面法(RSM),对煤基活性炭的制备工艺参数进行了详细探究,建立了炭化温度、炭化时间、升温速率对活性炭比表面积的预测模型.通过响应曲面法得到的煤基活性炭制备实验优化工艺条件为:炭化温度700℃,升温速率15℃/min,炭化时间3h.得到活性炭的BET比表面积为599 m2/g,微孔比表面积为269 m2/g.考察NaOH溶液浓度对煤基活性炭的孔隙结构、表面化学官能团及SO2吸附量的影响机制.结果 表明,NaOH改性后活性炭的表面更加凹凸不平,孔结构被剧烈破坏,活性炭的孔径主要分布在0.5 ～0.6,0.7 ～0.9和1.0～4.0 nm范围.在20％ NaOH浓度改性时,活性炭具有最高的比表面积(681 m2/g)和微孔比表面积(292 m2/g).说明低浓度的碱处理对活性炭有扩孔的效果,而碱浓度过高会导致孔结构破坏,比表面积和孔容下降.随着NaOH浓度的增加,活性炭表面的羧基、羟基等酸性基团的含量下降,而羰基等碱性基团的含量则明显增加.30％ NaOH浓度处理样品的碱性基团含量最高,可达到0.557 mmol/g.进一步对活性炭的微孔比表面积、碱性官能团含量与SO2吸附量的相关性进行分析,发现SO2吸附量与微孔比表面积和碱性官能团含量都呈现正线性相关关系,且碱性官能团含量的相关性高于微孔比表面积.因此,表面碱性官能团和微孔结构有利于SO2在活性炭表面的吸附.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	高翔	浙江大学能源清洁利用国家重点实验室	256	5060	34.0	61.0
2	郑成航	浙江大学能源清洁利用国家重点实验室	41	216	9.0	13.0
3	林国鑫	浙江大学能源清洁利用国家重点实验室	2	0	0.0	0.0
4	于馨凝	浙江大学能源清洁利用国家重点实验室	2	0	0.0	0.0
5	刘少俊	浙江大学能源清洁利用国家重点实验室	7	19	2.0	4.0