针对SO₂脱除的煤基活性炭结构及表面优化调控

于馨凝¹，林国鑫¹，刘少俊^1,2，郑成航¹，高翔¹

1. 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室2. 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室

摘 要：以神华褐煤为原料,ZnCl₂为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,并通过NaOH溶液改性调控活性炭表面的化学官能团,进行烟气中SO₂吸附的研究。利用扫描电镜观察活性炭的表观形貌,利用低温N₂吸附法表征活性炭的比表面积及孔隙结构,利用红外光谱和Boehm滴定法考察活性炭的表面化学官能团。基于响应曲面法（RSM）,对煤基活性炭的制备工艺参数进行了详细探究,建立了炭化温度、炭化时间、升温速率对活性炭比表面积的预测模型。通过响应曲面法得到/min,炭化时间3 h。得g。考察NaOH溶液浓度对煤基活性炭的孔隙结构、表面化学官能团及SO₂吸附量的影响机制。结果表明,NaOH改性后活性炭的表面更加凹凸不平,孔结构被剧烈破坏,活性炭的孔径主要分布在0. 5～0. 6,0. 7～0. 9和1. 0～4. 0 nm范围。在20%NaOH浓度改性时,活性炭具有最高的比表面积(681 m²积(292 m²比表面积和孔容下降。随着NaOH浓度的增加,活性炭表面的羧基、羟基等酸性基团的含量下降,而羰基等碱性基团的含量则明显增加。30%NaOH浓度处理样品的碱性基团含量最高,可达到g。进一步对活性炭的微孔比表面积、碱性官能团含量与SO₂吸附量的相关性进行分析,发现SO₂吸附量与微孔比表面积和碱性官能团含量都呈现正线性相关关系,且碱性官能团含量的相关性高于微孔比表面积。因此,表面碱性官能团和微孔结构有利于SO₂在活性炭表面的吸附。

关键词：活性炭;响应曲面法;孔结构;官能团;SO2吸附;