典型工业半焦的孔隙分形结构分析

工业半焦是一种具有复杂的微观孔隙拓扑结构的多孔物质.基于分形理论,引入分形维数对工业半焦不规则孔隙结构的粗糙、复杂程度进行了定量表征和描述.选取具有典型煤种和工艺代表性的工业半焦样品,用孔隙度分析仪对其孔隙结构特征进行了测量,并利用其测量数据进行了分形维数的分析计算.计算结果表明,工业半焦的孔隙结构符合分形特征,在样品颗粒尺寸为2.36～3.35mm的测量条件下,样品的分形维数在2.7982～2.9154之间,其可决系数在0.9157～0.9614之间;样品的分形维数与煤种和半焦热解工艺过程均有一定的关系.通过对工业半焦分形维数的计算分析,可以更加全面准确地了解其孔隙结构特征,以期为分析评价其吸附和活化潜力、制定恰当的活化工艺提供更加可靠的依据.     

一种新型活性半焦吸附剂的制备及其表面特征分析

对一种原料半焦进行粉碎、筛分,取其中10～20目的颗粒;用去离子水冲洗后高温下烘干至恒重;依次进行HNO3活化、KOH活化和加压水热化学活化,制备出活性半焦吸附剂。经实验证明,该活性半焦吸附剂对甲苯的吸附等温线符合Langmuir模型,其甲苯吸附容量可达207 mg/g,穿透时间由80 min延长至235 min。该活性半焦吸附剂的比表面积为555.56 m2/g,碘值为811.38 mg/g,表面酸碱总量为0.8649 mmol/g,并通过SEM扫描进行了表面微观形态分析。数据表明,经改性后制备出的新型活性半焦对甲苯的去除率明显增加,其表面物化性质也有明显改变,是一种优良的有机废气吸附剂。     

乳状液膜法处理煤制兰炭废水

以磷酸三丁酯(TBP)为载体、煤油为膜溶剂、NaOH水溶液为内水相,采用乳状液膜法处理兰炭废水。实验结果表明:当TBP体积分数为4%、表面活性剂质量分数为4%、内水相NaOH质量分数为12%、油内比(乳状液的油相与内水相的体积比)为3∶2、乳水比为1∶5、萃取时间为15min时,废水中的酚类(以苯酚计)去除率达到85%以上,COD去除率达83%以上。     

预测有机废气在活性半焦上吸附量的实验研究

以甲苯和苯组成的双组分气体作为吸附质,活性半焦作为吸附剂在20℃下进行吸附实验,测定该混合气体在活性半焦上的平衡吸附量;再利用纯组分甲苯和苯在活性半焦上的Langmuir吸附等温线,运用Extend-Langmuir(E-L)方程预测双组分气体在活性半焦上的平衡吸附量,并与实验值进行对比.实验结果表明,E-L方程对于预测甲苯-苯双组分气体在活性半焦上的总平衡吸附量要比各组分吸附量准确,平均相对误差仅为1.40％,最大相对误差为3.32％.     

改性兰炭末对硝基苯生产废水的吸附处理

采用H_2O_2溶液对兰炭末进行改性,并将改性后的兰炭末用于硝基苯生产废水(COD为560 mg/L)的吸附处理。对改性前后的兰炭末进行了表征,考察了吸附效果的影响因素,并对吸附前后改性兰炭末的燃烧热进行了测定。表征结果显示,兰炭末经改性后比表面积和孔径均增大。实验结果表明:在改性兰炭末投加量为0.2 g/m L、吸附时间为180 min、吸附温度为30℃的条件下,废水的COD去除率为93.4%,处理出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的排放标准;改性兰炭末对废水中COD的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型;吸附后的改性兰炭末燃烧热值增大。     

Investigation on activated semi-coke desulfurization

An activated semi-coke with industrial-scale size was prepared by high-pressure hydrothermal chemistry activation, HNO3 oxidation and calcination activation in proper order from Inner Mongolia Zhalainuoer semi-coke, which is rich in resource and cheap in sale.SO2 adsorption capacity on this activated semi-coke was assessed in the fixed bed in the temperature range of 60-170℃, space velocity range of 500-1300 h^-1, SO2 concentration of 1000-3000 ppmv, and N2 as balance. The surface area, elemental and proximate analysis for both raw semi-coke and activated semi-cokes were measured. The experimental results showed that the activated semi-coke has a high adsorption capacity for sulfur dioxide than the untreated semi-coke. This may be the result of increase of surface area on activated semi-coke and surface oxygen functional groups with basicity characteristics. Comparison to result of FTIR, it is known that group of-C-O-C-may be active center of SO2 catalytic adsorption on activated semi-coke.     

民用低阶烟煤的半焦化洁净利用

为了降低民用劣质煤散烧造成的大气污染,采用低阶烟煤热解半焦为原料,再黏结制成半焦质民用洁净型煤。型煤性质检测结果显示:型煤收到基热值达到26.8 MJ/kg,干基全硫含量≤0.22%。半焦质民用洁净型煤在普通炉具和节能炉具测试结果显示,SO_2、NO_x和烟尘排放分别达到和接近重点地区的新建燃气锅炉排放标准。与普通烟煤在节能炉具中对比测试结果表明,烟尘浓度降低了88.14%,排放量减少86.21%;SO_2浓度降低了70.91%,排放量减少70.83%;NO_x浓度降低了83.08%,排放量减少86.08%。与其他无烟煤型煤在相同条件下的测试对比结果表明:半焦质民用洁净型煤的烟尘排放浓度与其他无烟煤相当,排放烟气成分中SO_2和NO_x的浓度远低于其他无烟煤型煤的排放浓度。     

酸改性对褐煤半焦脱除烟气中元素态汞性能的影响

为减少燃煤烟气中零价汞的排放,利用HCl和HNO3溶液对褐煤半焦改性研制了一种高效、低成本的吸附剂.运用酸碱滴定、Boehm滴定、BET、SEM和FTIR等技术对半焦吸附剂的表面特性进行表征与分析,利用固定床吸附实验装置及烟气测汞仪在线考察了半焦吸附剂对气态Hg0的吸附特性.结果表明,酸改性使半焦灰分含量降低,增加了半焦比表面积和羧基、酚羟基等官能团含量.酸改性处理可提高半焦对元素态单质汞的脱除效率,特别是盐酸溶液改性褐煤半焦可使吸附温度为140℃时的脱汞效率显著提高,这与改性半焦表面羧基、酚羟基和C-Cl官能团的含量及性质有关,半焦表面这些官能团能为Hg0的化学吸附提供活性位.     

基于半焦的污泥调质与深度浓缩脱水

半焦具有孔隙发达、比表面积大、疏水性能强、热值高等特点,采用污泥重力浓缩脱水实验法考察了半焦投加量、粒度对污泥调质与浓缩脱水效果的影响.通过扫描电镜、红外光谱等现代分析手段探讨了基于半焦的污泥调质与深度浓缩脱水的机理.结果表明,当半焦粒度≤425 μm、半焦投加量为2.5 g/100 g污泥时,浓缩污泥上清液的浊度、COD、SS分别从污泥调质前的836 NTU、258.2 mg/L、630.1 mg/L降至调质后的14.8 NTU、38.2 mg/L、18.6 mg/L,达到国家污水综合排放二级标准;浓缩污泥的含水率由调质前的91.74％降至调质后83.71％;污泥静置重力浓缩过程中,经半焦调质后的污泥沉降速率明显增加,污泥在前20 min的平均沉降速率由调质前的2.49 mL/min提高至3.48 mL/min;半焦对污泥调质与深度脱水机理主要表现在半焦对污泥的吸附作用及半焦对污泥疏水性能的增强作用.可见,基于半焦的污泥调质不仅能显著地改善污泥的浓缩脱水性能,还能提高污泥的热值,为污泥的能源化利用创造了条件.     

改性褐煤半焦的表面性质及对气态Hg0的吸附特性

以廉价的褐煤为原料制备褐煤原料半焦,通过化学改性研制脱除烟气中气态Hg⁰的改性半焦(MnO_x/褐煤半焦)吸附剂,运用N₂吸附-脱附、SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射仪)及XPS(X射线光电子能谱)等对吸附剂的表面特性进行表征与分析,利用固定床吸附试验考察2种吸附剂对气态Hg⁰的吸附特性. 结果表明:原料半焦与改性半焦均具有较发达的孔隙结构,并且以2~5 nm的介孔结构为主;经化学改性后,半焦表面石墨化程度有所提高,石墨碳C─C所占比例由51.37%增至76.17%;MnO_x主要以高度分散的无定形状态均匀分布于改性半焦表面. 固定床吸附试验结果表明,温度为140 ℃时,原料半焦对气态Hg⁰的吸附性能较差,而改性半焦则表现良好,其最高吸附效率可达85.6%;初始ρ(Hg⁰)分别为10.1、20.3、30.0、40.6 μg/m³时,改性半焦的吸附性能随初始ρ(Hg⁰)升高而增强;当吸附温度由30 ℃升至140 ℃时,改性半焦的吸附性能也随着吸附温度的升高而增强. 改性半焦对气态Hg⁰的吸附作用应主要为化学吸附,被吸附后的汞主要以氧化态(Hg²⁺)形式存在.