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微波輻照在活性炭加工中的應用研究進展.pdf

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N o.6, 2015 煤 炭 加 工 與 綜 合 利 用 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 65 微波輻照在活性炭加工中的應用研究進展 倪 軍 杰 (神華寧夏煤業集團 太西炭基工業有限公司,寧夏 石嘴山 753000) 摘 要:簡述 了微波加熱的機理,介紹 了微波輻照技術物理活化法和化學活化法兩種制備活 性炭 的方法及影響因素;同時論述 了微波輻照技術在活性炭再生及 改性方面的應用研 究進展。 關鍵詞:活性炭;微波輻 照;制備 ;再生;改性 中圖分類號:TQ127.1;X131.2 文獻標識碼:A 文章編號:1005—8397(2015)06—0065-04 微波 是指 波 長在 l mm-1 m 之 間,頻 率 在 300 MHz~300 GHz的電磁波 [1】。微波輻照加熱與 傳統加熱方法相 比有著獨特 的優勢:傳統加熱是 從原料外部通過熱輻射加熱,熱流方 向上存在溫 度差 ,需要經過相 當長的時間才能由表及里逐步 加熱 ,并最終達到整體均勻加熱。微波可透射被 照物 內部,并與物質 內部的離子和偶極子相互作 用 ,引起物質 內部電介質的損耗,使 電磁能轉變 為熱能 以加熱物體 [2-3]o其加熱 效率與物質 內部 的極化程度密切相關 [4]。這種加熱方式無需熱傳 導,具有 選擇性加熱、加熱速 度快、熱 效率高、 副反應少、無污染、便于實現 自動控制 ,以及非 接觸 性、整體性、均勻性等顯著優點 [5-6]o因此, 微波輻照技術在活性炭加工領域具有廣 闊的應用 前 景 。 1 微波輻照在活性炭制備中的應用 近十多年來 ,國內外許多研究者試 圖用微波 輻照法替代活性炭傳統制備工藝并取得成效。研 究表明 】,在微波場作用下,活性炭會發生空間 電荷極化使其具備極性而吸收微波能量,進而加 熱活性炭 。但要單獨利用微波輻照能量將原料加 熱 到活化 溫度 是不 可能 的。例 如煤、木材 、瀝 青、焦油、樹脂等原料,要將其升溫到 100℃以 上,幾乎不可能。 目前,普遍采用微波輻照一物 理活化法和微波輻照一 化學活化法 ,即以微波 為 熱源,水 蒸氣 、CO,、磷酸、氯化鋅、碳酸鉀等 為活化劑,經過加熱炭化、活化等程序實現活性 炭的制備。采用此方法不僅可 以增多物料 內部的 活性 點,活化劑急速蒸發產生的蒸汽壓從原料內 部急速膨脹壓 出,也可使物料 內部產生無數裂隙 和小孔,有助于顯著提高活性炭的比表面積 ,豐 富其孔隙結構。 I.I 微 波 輻 照一 物 理 活化 法 Loren等 [8】采用微波一 CO,活化法制備活性 炭,發 現在 微 波功 率 700 W,加熱 時 間 15 min 時,尾氣 中開始產生 CO、H2、CI-h和未反應 的 CO:;20 min后,尾氣 中各種氣體含量達到穩態 。 說 明在微波加熱條件下反應體系很快達到了活化 溫度,木炭與 CO 反應生成 CO,而木炭 的孔表 面和無定形區在高溫下分解 出H 和 CH4等氣體 。 夏洪應等 [9】將煙桿廢棄物用微波輻照一水蒸氣活 化法制 備成顆?;钚?炭,活性炭產率達 30.83%, 孔徑 主要集 中在 2 rim 以下,碘 吸附值 為 1 060.8 mg/g,亞甲基藍吸附值 為 175 mL/g,比表面積為 1 109.2 m /g,總孔容為 0.613 mL/g。樊 希安 等 [】0] 用微波輻照法處理竹節廢料制備活性炭,在微波 功率為 700 W、活 化時間為 7 min、水 蒸汽流量 收稿 日期 :2015-05—11 DOI:10.162000.cnki.11-2627/td.2015.06.012 作者簡介:倪軍杰 (1981一),男,寧夏永寧人,2004年畢業于中南大學應用化學專業,工學學士,神華寧夏煤業集團太西炭基公司 助理工程師 。 引用格式:倪軍杰 .微波輻照在活性炭加工中的應用研究進展 [J】.煤炭加工與綜合利用,2015(6):65.68.
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