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1、西安科技大学 硕士学位论文 神府煤基活性炭和氢气联合制备的新方法研究 姓名：杨晓霞 申请学位级别：硕士 专业：矿物加工工程 指导教师：周安宁 20090529 论文题目：神府煤基活性炭和氢气联合制备的新方法研究 专业t 矿物加工工程 硕士生：杨晓霞 指导教师：周安宁 摘要 ( 签名) ( 签名) 由于能源问题面临资源与环境的双重压力，全世界都在寻求解决问题的有效途径， 多联产技术作为一种资源、能源、环境一体化技术备受关注。为了减少煤制氢过程中 C 0 2 的排放量，本论文探讨了集成“氢能源一炭材料”于一体的耦合活化工艺。 以神府3 。1 煤为原料，以K O H 、N a O H 为化学活化剂，
2、以水蒸气为物理活化剂，探 讨以煤基活性炭制备为核心，联合制备清洁燃料氢气的化学物理耦合活化工艺。分别 考察了不同工艺参数对活性炭吸附性能以及氢气产率与产量的影响。研究表明，K O H 、 N a o H 以及K O H N a O H 混合物分别作为化学活化剂时，耦合活化法制得的活性炭性能 不同。当采用单一化学活化剂K O H 或者N a O H 时，随着浸渍比增大或者活化温度的升 高，活性炭的碘值呈先增大后减小的趋势，亚甲基蓝值先快速增大后趋于平稳：随总活 化时间的延长，碘值和亚甲基兰值均呈现先增大后减小的趋势。当采用K O H - N a O H 混 合物为化学活化剂时，随着K O H 和
3、N a O H 之比的减小，碘值呈先减小后增大的趋势， 亚甲基蓝值呈减小趋势。随着浸渍比的增大、活化温度的升高、活化时间的延长，耦合 活化过程氢气的产量增大。 当活化温度为7 0 0 ，K O H 与煤浸渍比为0 5 ，总活化时间为6 0m i n ，单元活化时 间为1 0m i n ，耦合活化法制得的活性炭B E T 比表面积最大，可达到9 8 6m z g ，平均孔 径为3 0 9 5n l T I ，孔容积达0 3 0 9c m 3 g ：碘吸附值和亚甲基蓝吸附值可分别达到8 5 1m g g ， 4 3 1m g g 。同时，活化过程中氢气产量可达到3 3 1 1 6N m m o l
4、 g 煤，占释放气体总量的 6 3 6 。 化学物理耦合活化过程中，化学活化剂可在物理活化单元再生，同时对物理活化 过程有催化作用。氢由化学活化和物理活化单元共同产生。通过控制化学活化剂与煤的 浸渍比、水蒸汽流量、活化温度以及活化时间的长短，来控制活性炭的孔结构和活化阶 段氢气的产量。 关键字：活性炭；化学物理耦合活化；氢气；活化机理 研究类型：应用研究 S u b j e c t：S t u d yo naN e wM e t h o df o rP r e p a r a t i o no fC o a l - b a s e d A c t i v a t e dC a r b o nC
5、 o n b i n e dw i t hH y d r o g e n S p e c i a l t y ：M i n e r a lP r o c e s sE n g i n e e r i n g N a m e ：Y a n gX i a o x i a I n s t r u c t o r ：Z h o uA n n i n g A B S T R A C T ( S i g n a t u r e ) ( S i g n a t u r e ) E f f e c t i v ew a y sa r er e s e a r c h e da l lo v e rt h ew
6、 o r l d ，d u et oe n e r g yp r o b l e mi nt h ef a c eo f d o u b l ep r e s s u r e sf r o mb o t hr e s o u r c ea n de n v i r o n m e n t C o a lp o l y - g e n e r a t i o nt e c h n o l o g i e s r e c e i v em u c hc o n c e r n ，b e a u s eo fi t si n t e g r a t i o no fr e s o u r c e ，
7、e n e r g ya n de n v i r o n m e n t I no r d e r t or e d u c eC 0 2e m i s s i o nw h e np r e p a r i n gh y d r o g e nf r o mc o a l ，c o u p l i n g a c t i v a t i o nt e c h n o l o g y o f “h y d r o g e n - c a r b o nm a t e r i a l w a sd i s c u s s e di nt h ep a p e r A c t i v a t e
8、 dc a r b o na n dh y d r o g e nw e r ep r e p a r e db yc o u p l i n g - a c t i v a t i o nf r o mS h e n f u3 撑 c o a l K O Ho rN a O Hw a su s e da sc h e m i c a la c t i v a t o r , w h i l es t e a mW a sp h y s i c a la c t i v a t o r T h e i n f l u e n c eo fv a r i o u sp a r a m e t e
9、 r so nt h ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo fa c t i v a t e dc a r b o na n dt h ey i e l d o fh y d r o g e nw e r ei n v e s t i g a t e d T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tK O H N a O Ha n dt h e i r m i x t u r eh a dd i f f e r e n ti n f l u e n c eo np r o p e r
10、t i e so fa c t i v a t e dc a r b o n W h e nu s i n gK O Ho rN a O H a sc h e m i c a la c t i v a t o r , t h ei o d i n en u m b e ro fa c t i v a t e dc a r b o ni n c r e a s e da tf i r s tt h e nd e c r e a s e d 谢t l lt e m p e r a t u r ea n di m p r e g n a t i o nr a t i o ，b u tt h em e
11、 t h y l e n eb l u ea d s o r p t i o nv a l u ei n c r e a s e d q u i c k l ya tf i r s tt h e nc h a n g e dl i t t l e 1 1 1 ea d s o r p t i o nv a l u ei n c r e a s e da tf i r s tt h e nd e c r e a s e dw i t h t o t e da c t i v a t i o nt i m e W l l e nt h em i x t u r eo fK O Ha n dN a
12、O HW a su s e da sc h e m i c a la c t i v a t o r , t h ei o d i n en u m b e ro fa c t i v a t e dc a r b o nd e c r e a s e da tf i r s tt h e ni n c r e a s e dw i t ht h er a t i oo fK O H a n dN a O H ，a n dt h em e t h y l e n eb l u ea d s o r p t i o nv a l u eh a dad e c r e a s i n gt r e
13、 n d H y d r o g e ny i e l d p r o d u c e dd u r i n gc o u p l i n g a c t i v a t i o ni n c r e a s e dw i t ht e m p e r a t u r e ，o ri m p r e g n a t i o nr a t i o ，o r a c t i v a t i o nt i m e T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h es p e c i f i cs u r f a c ea
14、r e ao fa c t i v a t e dc a r b o nW a s 9 8 6m z g ，a n dp o r ev o l u m ea n da v e r a g ep o r ed i a m e t e ro fa c t i v a t e dc a r b o nW a s0 3 0 9m g ， 3 0 9 4r i mr e s p e c t i v e l y , a n dt h ei o d i n en u m b e rw a s8 51m g g ，m e t h y l e n eb l u ea d s o r p t i o nv a l
15、 u e W a s4 31m e g ga ta nt e m p e r a t u r eo f7 0 0 “ C ，a ni m p r e g n a t i o nr a t i oo f0 5u s i n gK O H ，t o t a l a c t i v a t i o nt i m eo f6 0r a i na n du n i t a c t i v a t i o nt i m eo f10r a i n A l s o al a r g ea m o u n to f h y d r o g e nw a sr e l e a s e dd u r i n gt
16、 h ea c t i v a t i o n ，a b o u t3 3 116N m m o lf o re a c hg r a mo fc o a l ，u p t om o r et h a n6 3 6 o ft o t a lg a s e o u sp r o d u c t s I ti si n d i c a t e dt h a tc h e m i c a la c t i v a t i o na g e n t sa r er e g e n e r a t e di np h y s i c a la c t i v a t i o nt r a i t ， a n da l s oc a t a l y s e dp h y s i c a la c t i v a t i o n H y d r o g e ni sa b t a i n e dd u r i n gb o t hp h y s i c a la c t i v a t i o n
