非常规石油沥青质制备碳基吸附材料及其应用研究

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沥青质是一种复杂的大分子混合物,利用难度高,价格低廉,目前资源化利用程度较低。本研究选用印尼油砂沥青质为原料,利用热解技术资源化利用,并利用化学活化法将热解残渣制备成高效率吸附活性炭,用于亚甲基蓝废液的吸附处理。
  结果表明在500℃热解条件下,印尼油砂沥青质转变成不凝气体产物(36.02%)、热解油类产物(26.57%)和固体残渣(37.44%),其中气体产物以甲烷和氢气为主,液态产物成分复杂,烯烃类和含氧化合物为主。
  制备吸附剂工艺优化实验表明活化剂的加入量、活化温度均会影响吸附剂材料的比表面积和亚甲基蓝吸附量,最优的制备条件为活化剂与焦炭质量比3∶1,活化温度为800℃。表征所得吸附剂有着丰富的微孔结构,比表面积达到1735m2/g,原料中的氮原子经过热解过程仍在碳材料内部,吸附剂材料的微介孔结构适合应用与吸附工艺技术,吸附剂材料表面有丰富的杂原子基团,其中包括S=O,—OH,—N=等。
  吸附剂应用于染料废液(MB)处理过程,吸附数据符合Langmuir等温吸附模型。进一步的数据表明吸附过程更多为均质吸附,绝大部分为单分子层吸附,可到最大吸附量为556.00mg/g。吸附剂的微孔利于低浓度吸附过程很快的达到平衡,高浓度下的实际吸附量接近于理论的最大吸附值。不同时间下的动力学吸附分析表明拟二级吸附动力学更符合实际的吸附情况,因此速率控制步骤以化学吸附为主。
  通过本课题的研究,得到了利用热解过程资源化利用油砂沥青质,并且以热解残渣制得高效的吸附剂材料的回收技术。为沥青质制备碳基材料进行了初步探究、提供了基础数据支持,为后续非常规石油资源、沥青质的资源化利用提供新的思路和方法。
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