褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究张旭辉

第5期(总第105期)煤化工2001年10月No·5(TotalNo.051)CoaClhemie叔IndustOet.2010褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究张旭辉`,“苗文华’,2白中华’,2张恒’,2(1.中国电力科学研究院,北京10019;22.北京国电富通科技发展有限责任公司,北京100070)摘要对内蒙古褐煤进行了活性焦制备工艺研究,探索了炭化、活化时间及温度等参数对活性焦吸附性能的影响,并以某厂焦化废水为对象进行了吸附试验,结果表明:炭化温度为600℃,活化温度为800℃,活化时间为1.h5,制得的活性焦对焦化废水的吸附性能较好。关健词褐煤活性焦吸附剂焦化废水研究文章编号:1005一9598(2010)一05一0012一03中图分类号:X703文献标识码:A引言焦化废水是工业废水中较难处理的一类废水。由于其污染物浓度相对较高,在采用传统的生物方法处理之前,常需要对原水进行稀释处理,这样既浪费水资源,也增加了废水处理量。因此,采用合适的方法对废水进行前处理,使其污染物浓度能满足生化处理系统的进水要求,在水处理工艺中十分重要。吸附法具有高效快速、操作简单、无二次污染等优点l[一幻,常用的吸附材料活性炭因其再生繁杂、处理成本高等缺点,仅在焦化废水的深度处理中得到应用;而褐煤基活性焦的原料充足,制备工艺简单,生产成本低廉,且具有较为发达的中孔结构和比表面积,是用作废水吸附预处理最理想的材料。因此,研究活性焦制备工艺参数对焦化废水中主要污染物的吸附性能的影响,不但能解决目前焦化废水处理过程中的瓶颈,而且还为褐煤综合利用开辟了新的方向,具有十分重要的意义。道。本文以内蒙古褐煤为原料,采用水蒸气活化法制备能够吸附大分子物质的活性焦,使其应用于处理焦化废水。Ll原料特性我国褐煤资源储量丰富,尤其是内蒙古地区,集中了我国78%以上的褐煤资源。以内蒙古某地褐煤为原料制备活性焦,首先对原煤样品进行工业分析和元素分析,主要数据如表1和表2所示。表1S:d/%样品工业分析对a扩%16.62V耐%40.12A扩%CFd%/0.4511.9830.83口b,。dQ,,v,、/MJ·kg一,/MJ·kg一`22.4321.12表2样品元素分析%C由fH旬0面fN树St,叼79.934.4214.520.910.211活性焦制备目前,褐煤活性焦的用途主要集中在脱硫、脱氮等方面〔刊,而在焦化废水处理行业的应用则少见报收稿日期:2010一06一23作者简介:张旭辉(1976一),男,2000年本科毕业于河北建筑工程学院机械设计专业,2008年博士研究生毕业于北京航空航天大学,工程师,现从事褐煤综合利用研究。从表1、表2可以看出,该地褐煤具有较高的挥发分和氢氧含量,比较适合制作大分子吸附剂。LZ活性焦制备实验活性焦的制备可参考活性炭的制备过程,分为备煤、炭化、活化和冷却,具体工艺流程示意图如下页图1所示。为了探索最佳工艺条件,本实验分别进行了不同炭化、活化温度,以及炭化、活化时间的实验,同时为了得到烧失率,每次实验均对人炉原料和出炉产品进行了准确称量。其中重点考察炭化温度、活化温度和活化时间对产品性质的影响,且每个因素考虑3种情况。为了减少实验次数,本文采取正交实验的方式,经优化后的实验参数如下页表3所示。2010年10月张旭辉等:褐煤基活性焦制备及吸附处理焦化废水的研究图1活性焦制备工艺示意图序号炭化温度/℃活化温度/℃700800900700800900700800900表3活性焦制备参数活化时间/min活化介质30水蒸气60水蒸气90水蒸气60水蒸气90水蒸气30水蒸气90水蒸气30水蒸气60水蒸气样品失重/g914.8230.4522.2510.8521.5213.7513.0191.3239.0烧失率%/49.9367.8084.7050.7283.8371.2351.0063.7797.77nU八UInJ八Uo0n曰nUUnnU0550lan甘八Un民J二J二JL民JL二J二Jǎhō匕ǎ匕注:每次样品加人量为3009。不同炭化温度下,活化温度对烧失率的影响如图2所示。六日0On一八UnUǎ夙à一hù连人O自%\哥水驾OL-一---七----一J`一一650700750800850900950活化温度/℃一.一500℃一.一550℃一一600℃图2活化温度与烧失率的关系图从表3和图2的分析中可以看出,炭化温度对烧失率影响不大,而活化温度和活化时间则对烧失率影响较大,其中活化时间影响最大。L3吸附实验为了对所制得的活性焦性能进行验证,从河南某焦化厂取来原水进行吸附实验,原水COD质量浓度为51巧mgL/,实验时,取原水150mL,加人活性焦109,静止30imn,然后过滤进行测量。把上面9个样分别进行测试,吸附结果如表4所示。响较大,700℃的活化温度明显偏低,活性焦基本没有吸附能力,而800℃和900℃的活化效果比较接近,每g吸附值基本在3O00gnI以上,同时,吸附后水质颜色发生明显变化,由褐色变为无色。尤其是样品5的吸附结果更为明显。L4样品检测利用压汞法对5号样品检测发现,其比表面积高达523m2/g(N:吸附),孔容积为0.45m3/g,其中微孔较少,中孔较大,平均孔径在4I’lln一16nm之间,用扫描电镜(20万倍)观测,碳颗粒表面的孔洞直径在10nm-50nm之间,亚甲基蓝吸附值为148gm/g,苯酚吸附值高达200mg/g。由上述数据不难看出,相对于活性炭来说,褐煤基活性焦比表面积较小,不太适合作气相吸附剂,但其中孔比例较高,对大分子物质具有较好的吸附能力,因此较为适合作液相吸附剂。2结论活性焦吸附试验结果样品序号COD吸附量/gm表412407345436379483616311084425763564表4结果表明,吸附量受活化温度和活化时间影通过调整工艺参数,利用内蒙古某地褐煤制作出了具有中孔发达孔隙结构的活性焦,其对焦化废水中的大分子物质有很好的吸附能力和脱色能力。以上研究为褐煤的利用提供了新的发展思路和方向,有利于推动我国褐煤资源的洁净开发和利用,同时还可帮助污水处理行业开发新的技术方案,尽快摆脱目前焦化废水处理的困境。一14一煤化工2010年第5期参考文献:【1]孙慧芳,和彬彬,郭栋生.焦炭及其改性吸附预处理焦化废水的试验研究[J].水处理技术,2009,35(10):55一58.【2]王红梅,郑振晖.改性膨润土在焦化废水中的应用研究[Jl.安徽化工,2005,31(l):52一53.【3]陈立杰,陈健,高健,等.以褐煤为原料制备活性焦及其脱硫脱氮性能的研究〔J].煤矿安全,2006,37(7):6一8.「4〕李亚峰.褐煤活性焦的改性及脱硫效果研究【J〕.煤炭加工与综合利用,2001(4):30一32.PreaPrationofLlgulte一boedeRacitveCokeandStudyonitsAdsopritonofCoikngEmuentzhangXuhuil,2,MiaoWhenhual,2,Baizhonghual,2andzhangHengl,2(l,ChinaEleetirePowerResearehInstitute,Beijing100192;2.BeijingGuodianFutongSeieneeandeTehnolo盯DevelopmentCo.,Ltd.,Beijing100070)AbstraetAproeessstudywaseonduetedontheperpaartionoferaetiveeokemadeformtheInnerMongolian11罗ite.TheimPaetofsuehpaamretesraseabronizationandactivationtime,aswell朋eabronizationandactivationtemPerature,ete.ontheadso甲tionoftheeraetiveeokewasexPlored.Anadsoprtiontestwasmadeontheeokingeffluentformaeertaineokingplantandtheersultshowsthatthebestadso甲tionontheeokingeiffuenteanbeexPeetedbytheeraetiveeokemadewiththeeahtonizationtempeartureof600℃andeahtonizationtimeof30min,aetivationtemPeartuerof800℃andaetivationtimeof1.sh.eKywords11,ite,eraetiveeoke,adsohtent,eokingeffluent,eomperhensiveutilization一句话产业新闻(2010年9月一,O月).2010年8月18日,久泰能源二期煤基多联产项目在鄂尔多斯大路煤化工基地开工建设。.国家统计局公布的数据,2010年8月,中国生产焦炭3140万t,同比增长0.%2;l月一8月累积生产2.563亿t,同比增长15.4%。.广东省正在对地方标准《液化石油气二甲醚复合燃料》征求意见。.2010年9月14日,神华宁煤集团与西门子签订关于宁东煤化工基地进行西门子GsP气化炉装配、制造和供货的合作备忘录。.中海油与山西省鉴订《发展煤基清洁能源合作框架协议》。.9月巧日,贵州省召开全省煤化工发展战略研讨会。.马钢两项重点项目处理8万ta/轻苯的苯加氢工程和186th/煤调湿工程近期开工建设。.神华包头煤制烯烃装置负荷达到9%8以上。.投制60亿元,生产60万ta/苯胺项目在内蒙古通辽开工建设。.河南煤化工集团调整产业结构的重点战略项目安阳、淮阳、新乡、永城、洛阳5个20万ta/乙二醇项目建设全部驶人快车道。.10月18日,重庆正阳新材料有限公司60万ta/电石项目在黔江区举行开工仪式。.山西省1月一9月累积完成原煤产量5.2229亿t,同比增长21,0%8,预计全年总产量将达7亿t。.山西金州煤焦有限公司投资15亿元的10万ta/针状焦项目在孝义奠基。.201。年10月25日,国家商务部对甲醇反倾销调查作出初裁。.2010年1月一9月,全国甲醇累积产量超过1000万t。.神华煤制油项目日产2.5万桶成品油。。10月22日,国电英力特宁东工业园30万t/a醋酸项目开工建设。.国际合成氨价格上涨。.国内甲醇、二甲醚价格持续上涨。