根据给定文件信息,以下是详细的知识点说明:
1. 活性炭的制备和应用:文中提到利用贵州无烟煤和宁夏太西无烟煤为原料,通过一定的制备工艺制得煤基活性炭。活性炭作为一种广泛应用的碳质吸附材料,其孔隙结构对于其吸附性能有决定性影响。活性炭不仅能吸附一些大分子物质,还能提高小分子物质向微孔中的扩散能力,进而提高微孔表面的平衡覆盖率和吸附量。活性炭的特殊用途包括但不限于制造超级电容器、催化剂载体、汽油回收等。
2. 活性炭的孔径结构:文中强调了中孔发达的活性炭的重要性,指出中孔活性炭在某些应用中可以提高吸附性能。通过比表面积和孔径分布的表征,研究人员对制备的样品进行了分析,发现贵州无烟煤在600℃炭化温度下所制备的活性炭具有发达的中孔结构。炭化温度为600℃时,2-5nm的中孔孔容达到0.2752ml/g,中孔率达到49.89%。而温度升高到750℃时,虽然有利于微孔的生成,但会抑制中孔结构的发育。
3. 炭化温度对活性炭性质的影响:研究表明炭化温度对活性炭的孔径分布和孔容有显著影响。对于制备中孔活性炭而言,较低的炭化温度(如600℃)更有利于中孔结构的形成。而较高的炭化温度(如750℃)虽然促进了微孔的形成,但对中孔的发展不利。因此,确定了600℃为制备中孔活性炭的适宜炭化温度。
4. 贵州无烟煤作为活性炭原料的优势:贵州无烟煤被实验验证是制备中孔发达活性炭的优质原料。与太西无烟煤相比,贵州无烟煤在相同工艺条件下制备的活性炭具有更发达的中孔结构。这表明在活性炭的生产中选择合适原料的重要性。
5. 研究背景和现状:文中提到,目前制备中孔活性炭的方法工艺复杂、原料成本高,不适用于大规模生产。研究人员之前通过配煤的方法和添加剂的调变,可以得到一定中孔结构的活性炭,但这些研究中尚未使用无烟煤作为原料,通过简单工艺制备出中孔孔容超过0.2ml/g的活性炭。
6. 研究目标和意义:本文的研究目标在于通过选择合适的原料和工艺参数,制备出中孔发达的煤基活性炭。以无烟煤为原料制备活性炭具有原料消耗低、能耗低、产品强度大等优点,这在实现活性炭的大规模、低成本生产方面具有重要意义。
7. 研究方法:研究中采用了特定的实验方法来制备活性炭,包括控制炭化温度,并利用比表面积和孔径分布等表征手段来分析和优化活性炭的性质。
通过上述知识点的总结,可以了解到利用贵州无烟煤制备中孔活性炭的研究背景、重要性、实验方法和结果,以及其在特定工业应用中的潜在价值。这些知识涉及了材料科学、化学工程和环境科学等多个领域的交叉与应用。