石油焦系納米孔結構材料制備方法的研究

石油焦系納米孔結構材料制備方法的研究

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1、中國石油大學(華東)碩士學位論文石油焦系納米孔結構材料制備方法的研究姓名:劉煥煥申請學位級別:碩士專業(yè):化學工藝指導教師:查慶芳20080501摘要當今世界,傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源臨近枯竭,資源短缺問題極大的限制了世界經(jīng)濟的發(fā)展。高速崛起的中國也面臨著資源不足的嚴峻考驗,因而對于新資源的開發(fā)提出了迫切要求。石油焦是煉油過程中的一種副產(chǎn)品,價格低廉,目前國內(nèi)主要用于煉鋁工業(yè)。隨著石油開采的不斷深入,高硫原油所占比重越來越大。因硫含量過高,高硫原油煉制過程中的石油焦副產(chǎn)品將不能滿足冶金行業(yè)煅燒焦的要求,因此必須為高硫石油焦尋找新的用途。石油焦固定碳含量高,芳香度大,具有良好的石墨特性,制得的多

2、孔炭收率高、比表面積大。另外,石油焦的灰分和揮發(fā)分低,生產(chǎn)的多孔炭雜質(zhì)含量低。這使得石油焦生產(chǎn)多孔炭成為未來多孔炭生產(chǎn)的主要原料和發(fā)展趨勢。本課題旨在探究不同加熱方式的條件下,利用不同活化方法(物理法一水蒸氣,化學法.KOH、NaOH、ZnCl2)進行對比實驗,通過氮氣吸附、碘吸附、苯吸附等考察所制多孔炭的吸附性能,對制備環(huán)節(jié)各種影響因素進行考查,對工藝進行優(yōu)化設計,盡量提高產(chǎn)品多孔炭的比表面積。以獨山子石油焦為原料,采用加熱爐加熱,以水蒸氣為活化劑,多孔炭吸附中苯吸附和碘吸附數(shù)值隨著活化時間的不斷增長先升高后降低,隨著活化溫度的不斷增加先升高后降低,隨著水蒸氣流量的不斷增大變化

3、不大。制備多孔炭的最佳工藝條件為炭化溫度500℃,活化溫度800℃,炭化時間2h,活化時間60min的條件,水蒸氣流量7.Oml/min。用此工藝條件制備得到的多孔炭苯吸附值為652m∥g,碘吸附值為822m∥g。以KOH、NaoH、ZnCl2為活化劑時,多孔炭的吸附性能都隨著劑料比的不斷增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,隨著活化溫度的增加而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,隨著活化時間的不斷增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。活化效果最好的活化劑為KOH,一最佳活化溫度為800℃左右,最佳活化時間為60min。KOH最佳劑料比為4:1,苯吸附值為1010m眺,碘吸附值為2240m∥g;NaOH最

4、佳劑料比為5:l,苯吸附值為505m∥g,碘吸附值為1500m∥g;znCl2最佳劑料比為1:4,苯吸附值為420m∥g,碘吸附值為665m∥g。微波輻射加熱法制備多孔炭時,以水蒸氣為活化劑,多孔炭吸附中苯吸附和碘吸附數(shù)值隨著微波輻照時問的不斷增長先升高后降低,隨著微波功率的不斷增加先升高后降低,隨著水蒸氣流量的不斷增大變化不大。水蒸氣最佳用量為7.0ml/min,微波最佳功率為1200w,活化最佳時間是16min。以KOH、Na0H、zncl2為活化劑時,多孔炭的吸附性能都隨著劑料比的不斷增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,隨著微波功率的增加而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,隨著微波輻照時

5、間的不斷增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢?;罨Ч詈玫幕罨瘎镵OH,最佳微波功率為1200W左右,最佳微波輻照時間為16min。KOH、NaOH最佳劑料比均為4:1,苯吸附值分別為1120m∥g、608mg/g,碘吸附值分別為2359m∥g、1800m∥g;ZnCl2最佳含量為15%,苯吸附值為51Om∥g,碘吸附值為780m∥g。對電加熱法和微波輻射加熱法制備多孔炭進行比較,發(fā)現(xiàn)微波加熱具有選擇性好、升溫快、高效節(jié)能、操作簡便、易于控制等優(yōu)點;微波輻射法所制活性炭較傳統(tǒng)方法所制活性炭具有更加發(fā)達的孔隙,孔隙結構保存比較完整,孔隙分布均勻。微波法制備的多孔炭在比表面積、孔徑分布等

6、方面優(yōu)于電爐法制備的多孔炭。關鍵詞:石油焦,多孔炭,電加熱法,微波輻射加熱法S_hldyonthePreparationMethodsoftheNano—holeStructuralMaterialbyPetroleumCokeLiuHuaIlhuan(ChemicalTechnology)DirectedbyProf.ZhaQingf抽gAbstractNowtheworld,thetraditionmineralresourceapproachesthedepletion,aIldtlleshonageofresourcesqueStionenomouslylimitthed

7、eVelopmemoftheworldeconomics.China謝thhi出Speedecnomicrisesisalsofacingt11etestofinSu箭cientresourcesseVere,sotheurgentneedissetforthenewresources’development.isonebyproductintheprocessofoilre五ning.Atpresent,itismainlyusedinaluminumrefining.Unfo

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