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灰分對蜂窩活性炭性能的影響

　　蜂窩活性炭的機(jī)械性能和吸附性能是其質(zhì)量高低的兩個重要參數(shù)，而灰分對于兩者的影響較大。當(dāng)前煤炭除灰大多采用重力去石和化學(xué)清灰聯(lián)用,產(chǎn)生廢水和粉塵污染,提高了活性炭的制備成本。本文選擇以神府煤為樣品,采用超聲波恒溫振蕩酸處理和常規(guī)加熱攪拌兩種方法進(jìn)行脫灰研究,并對處理前后所制備的蜂窩活性炭的機(jī)械性能和吸附性能進(jìn)行了分析。

　　一、神府煤的工業(yè)分析和煤灰成分分析如表1和表2所示。

　　二、煤粉脫灰

　　煤粉中的無機(jī)成分主要是一些金屬氧化物，能和鹽酸發(fā)生反應(yīng)，生成可溶性的鹽，含量較多的SiOr能和HF酸反應(yīng),生成SiF4 其反應(yīng)式如下:


　　不同脫灰方式的脫灰效率和相應(yīng)活性炭得率如表3；由表3可看出，常規(guī)加熱攪拌脫灰,其脫灰率僅為17.77%，而超聲恒溫振蕩脫灰,脫灰率達(dá)到了37. 23%,是常規(guī)脫灰的兩倍。加熱脫灰過程中,熱量在溶液介質(zhì)及煤粉介質(zhì)中以熱傳遞方式傳至煤粉的內(nèi)部,提高無機(jī)鹽和酸的反應(yīng)速度。超聲波通過高頻震蕩作用將能量以短波的形式傳遞給介質(zhì),與常規(guī)攪拌相比,超聲波能使煤粉表面和內(nèi)部的溫度梯度更小，金屬氧化物和酸之間的反應(yīng)條件更容易達(dá)到,大大縮短了處理時間。

　　由表3可知,活性炭得率隨著灰分含量的降低而降低，主要是由于原煤中的灰分在制備活性炭過程中是以雜質(zhì)的形式存在。

　　三、不同脫灰方式對所得蜂窩活性炭性能的影響

　　由表4看出，隨著所用原煤灰分的降低，所制得的活性炭的正壓強(qiáng)度減小,而其比表面積升高,說明無機(jī)鹽成分對于蜂窩活性炭的機(jī)械強(qiáng)度的增加有促進(jìn)作用,無機(jī)鹽成分會組成活性炭的晶體骨架結(jié)構(gòu)，增加活性炭的機(jī)械性能。超聲振蕩所制得的活性炭樣品和常規(guī)加熱攪拌所得的樣品其灰分含量相差較大，其正壓強(qiáng)度相差很小，而比表面積相差較大,其原因?yàn)椋涸诨曳趾繀^(qū)間為7.31%和5.58%之間，制備蜂窩活性炭的原煤的灰分含量和機(jī)械強(qiáng)度之間并不是線性關(guān)系，而是拋物線函數(shù)關(guān)系,存在一個灰分含量,對應(yīng)的原料制備的機(jī)械強(qiáng)度相對較高；綜合三者可得出,合適的灰分含量的神府煤能夠制備出機(jī)械強(qiáng)度和吸附性能都較好的蜂窩活性炭。

　　綜上可看出無機(jī)鹽成分會形成活性炭的骨架結(jié)構(gòu),對蜂窩活性炭的機(jī)械性能有促進(jìn)作用,但會阻礙活化作用的效果。利用合適灰分含量的煤能夠制造出機(jī)械性能和吸附性能較好的蜂窩活性炭。