褐煤与石莼共热解制备活性炭及其吸附性能研究

发布时间：2022-08-09 17:55

　　我国低阶煤储量占煤炭总储量的一半以上,资源量丰富。褐煤的煤化度低、热值高、水分高,是一种典型的低品质煤,直接利用效率低,将褐煤与生物质通过共热解方式利用成为国内外褐煤研究热点之一。但大量的热解半焦如不能有效利用,不仅浪费资源而且污染环境。活性炭具有比表面积大、表面官能团多等特点,广泛应用于吸附、储能等领域。将低成本的热解半焦通过活化制备得到高附加值的活性炭,有望大幅度提高褐煤和生物质资源的利用效率。本试验选用褐煤和石莼作为热解原料,在一定工艺条件下进行热解并对固态热解产物进行活化。对热解产物进行GC-MS、FTIR、SEM、TGA等表征并分析,探究共热解过程中的协调作用,优化热解工艺。以活性炭的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值为吸附性能指标,探究活化时间、活化温度、碱炭比（KOH与半焦质量比）等活化条件对活性炭吸附性能的影响,采用单因素试验和响应面法优化两种活性炭制备工艺。两种活性炭进行SEM分析、FTIR分析和比表面积分析,并探究两种活性炭吸印染废水附机理（等温吸附模型、吸附动力学模型）。在本研究的实验条件下,得出了研究结论:（1）当石莼掺混质量分数为30%时,热解油产率达到最大值14.03... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 背景及意义
    1.2 褐煤利用现状
        1.2.1 褐煤的资源现状及特性
        1.2.2 褐煤的利用途径
    1.3 石莼利用现状
        1.3.1 生物质资源现状及特性
        1.3.2 石莼资源及利用现状
    1.4 低阶煤与生物质共热解
        1.4.1 共热解工艺及现状
        1.4.2 热解半焦的利用现状
    1.5 活性炭概述
        1.5.1 活性炭的种类
        1.5.2 活性炭的应用
        1.5.3 活性炭制备
    1.6 活性炭吸附理论
        1.6.1 等温吸附线
        1.6.2 吸附动力学
    1.7 研究内容和创新点
        1.7.1 研究内容
        1.7.2 创新点
第二章 实验材料和方法
    2.1 原料、试剂及仪器
        2.1.1 试验原料
        2.1.2 主要试剂
        2.1.3 试验仪器
    2.2 印尼褐煤与石莼共热解的工艺优化方法
        2.2.1 印尼褐煤与石莼共热解工艺研究
        2.2.2 热解产物产率计算
    2.3 共热解半焦制备活性炭的工艺优化方法
        2.3.1 KOH活化共热解半焦制备活性炭的工艺研究
        2.3.2 响应面优化共热解半焦制备活性炭工艺
    2.4 石莼半焦制备活性炭的工艺优化方法
        2.4.1 KOH活化石莼半焦制备活性炭的工艺研究
        2.4.2 响应面优化共热解半焦制备活性炭工艺
    2.5 样品表征方法
        2.5.1 扫描电镜(SEM)分析
        2.5.2 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        2.5.3 X射线衍射(XRD)分析
        2.5.4 气相色谱/质谱(GC-MS)联用分析
        2.5.5 热重(TG)分析
        2.5.6 比表面积分析
        2.5.7 亚甲基蓝吸附值测定
        2.5.8 碘吸附值测定
    2.6 活性炭吸附机理的研究方法
第三章 印尼褐煤与石莼共热解的工艺优化研究及表征
    3.1 石莼掺混比对共热解产物产率的影响
    3.2 热解半焦SEM分析
    3.3 热解油特性分析
        3.3.1 热解油的红外分析
        3.3.2 热解油的GC-MS分析
    3.4 热重法分析共热解特性
        3.4.1 印尼褐煤和石莼单独热解特性
        3.4.2 印尼褐煤与石莼共热解特性
        3.4.3 共热解动力学分析
    3.5 本章小结
第四章 共热解半焦制备高性能活性炭及表征
    4.1 活化工艺对活性炭吸附性能的影响
        4.1.1 碱炭比对活性炭吸附性能的影响
        4.1.2 活化时间对活性炭吸附性能的影响
        4.1.3 活化温度对活性炭吸附性能的影响
    4.2 响应面法优化活化工艺
        4.2.1 实验设计
        4.2.2 模型的建立及分析
        4.2.3 因素交互作用对响应值影响的曲面图
        4.2.4 最佳工艺条件
    4.3 比表面积和孔分析
        4.3.1 氮气吸附等温线
        4.3.2 孔径分布
        4.3.3 样品比表面积分析
    4.4 红外光谱分析
    4.5 扫描电镜分析
    4.6 共热解半焦活性炭的吸附机理
        4.6.1 吸附动力学
        4.6.2 等温吸附线
    4.7 本章小结
第五章 石莼半焦制备高性能活性炭及表征
    5.1 石莼基活性炭的制备工艺研究
        5.1.1 碱炭比对活性炭吸附性能的影响
        5.1.2 活化时间对活性炭吸附性能的影响
        5.1.3 活化温度对活性炭吸附性能的影响
    5.2 响应面法优化活化工艺
        5.2.1 实验设计
        5.2.2 模型的建立及分析
        5.2.3 因素交互作用对响应值影响的曲面图
        5.2.4 最佳工艺条件
    5.3 比表面积和孔分析
        5.3.1 氮气吸附等温线
        5.3.2 孔径分布
        5.3.3 样品比表面积分析
    5.4 红外光谱分析
    5.5 扫描电镜分析
    5.6 X射线衍射分析
    5.7 石莼基活性炭的吸附机理
        5.7.1 吸附动力学
        5.7.2 吸附等温线
    5.8 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]褐煤直接液化技术的初步研究[J]. 金山.  电力科技与环保. 2018(05)
[2]石莼基微/中孔复合结构活性炭的制备及性能[J]. 刘靖,何选明,柯萍,冯东征.  精细化工. 2019(02)
[3]兰炭特性及应用研究进展[J]. 刘靖,何选明,李翠华,冯东征,柯萍.  洁净煤技术. 2018(04)
[4]生物质能利用技术与政策研究综述[J]. 袁惊柱,朱彤.  中国能源. 2018(06)
[5]印尼褐煤与玉米芯低温共热解焦油的特性[J]. 柯萍,何选明,冯东征,刘靖.  煤炭转化. 2018(03)
[6]煤基活性炭超级电容器的原料优化及工艺探讨[J]. 杨森,杨绍斌,李阳,董伟,万世鹏.  硅酸盐通报. 2018(04)
[7]煤液化技术的环保问题探析[J]. 姚天阳.  山东煤炭科技. 2018(03)
[8]NaOH预处理制备介孔木糖渣活性炭及其性能[J]. 刘鹏鹏,周素坤,王超,游婷婷,许凤.  北京林业大学学报. 2018(03)
[9]中国褐煤资源清洁高效利用现状[J]. 赵奇.  洁净煤技术. 2018(02)
[10]微波与氧化剂改性活性炭及SO2吸附实验[J]. 李洲,建伟伟,贾冯睿,刘广鑫,马丹竹,董辉.  应用化工. 2018(04)

硕士论文
[1]大豆荚与褐煤共热解转化与利用的基础研究[D]. 李翠华.武汉科技大学 2018
[2]石莼与褐煤低温共热解的转化研究[D]. 程晓晗.武汉科技大学 2015
[3]优势固碳藻与煤的低温共炭化转化研究[D]. 彭宏杰.武汉科技大学 2011



本文编号：3673018