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本研究利用云南省丰富的褐煤资源,进行了煤的非燃料化技术开发即制备煤基活性炭的试验,一方面使云南的煤炭资源优势转化为经济优势,促进云南的社会和经济的发展,另一方面解决了活性炭工业因木材来源枯竭而面临的困难,对保护环境和保持生态平衡,促进人类的可持续发展有积极意义。 采用的工艺路线为褐煤半焦压块制备活性炭法。首先对弥勒褐煤进行了炭化试验,考察了炭化温度分别为400℃、500℃、600℃时不同的炭化时间下烧失率的大小,分析得出随着温度的增加,烧失率增大,时间的增加,炭化程度越高。从炭化料的成分分析结果可看出,水分和挥发分明显减少,同时灰分、固定碳和全硫的含量有很大的增加。为了找到温度和时间对炭化料的物理化学特性的影响,根据国标GB/T7702.7—1997的碘吸附值测定方法,对试验的炭化料进行了测定。碘值有随着温度和时间的增加而增大的趋势,但碘值的增加不很明显。综合考虑各因素,确定了炭化的最佳工艺条件,即炭化温度500℃,炭化时间1.5小时。 本试验采用—100目褐煤半焦料,分别用粘结剂煤焦油、淀粉、废蜜糖、羧甲基纤维素混合造粒,用水蒸气活化法制备用于工业废水处理的活性炭。对煤焦油作粘结剂的原料,进行了充分的不同试验条件的选择。从试验结果可看出,选用活化温度700℃,活化时间4小时,水蒸气流量1088.89ml/min,制得的活性炭产品碘吸附值可达到1136.39mg/g。对用羧甲基纤维素做粘结剂的原料,进行了正交试验,并对其试验结果进行了单指标试验结果的分析。得出水蒸气流量为主要影响因素,其次为活化温度、活化时间及炭化时间。在活化温度650℃,活化时间5小时,水蒸气流量1200ml/min,炭化时间0.5小时,可得到活性炭产品的碘吸附值达到775.37mg/g。对用废蜜糖做粘结剂的原料,进行了正交试验,并对其试验结果进行了多指标的综合平衡法试验结果的分析。得出各因素对不同指标的影响效果。在活化温度700℃,活化时间6小时,水蒸气流量1000ml/min,炭化时间0.5小时,可得到活性炭产品的碘吸附值达到891.91mg/g。对用淀粉做粘结剂的原料,进行了正交试验,并对其试验结果进行了单指标的方差分析。得出在活化温度650℃,活化时间6小时,水蒸气流量1200ml/min的条件下,可有99.9%的把握得到活性炭产品的碘吸附值达到729.39mg/g,并有95%的把握碘吸附值在695.12到763.66之间。虽然用纤维素、废蜜糖、淀粉做粘结剂制得的活性炭产品性能不如煤焦油做粘结剂的活性炭,但这三种物质没有污染,是比较有前途的粘昆明理工大学硕士学位论文摘要结剂,本试验也只是作了初步的研究,将来粘结剂的选用必将朝此方向发展。 利用原料的非等温热重曲线,选用煤的热分解两步反应模型,计算了褐煤的两段温度区间的活化能和频率因子。第一段的活化能为47.37kJ/mol,频率因子为5,80 X 103:第二段活化能为152.74kJ/mol,频率因子为4.63x108。由活化能值知,开始比较容易发生热解反应,随着反应的进行,挥发分的逸出,高熔点的灰分含量增加,使热解反应需要较大的活化能。