热解气氛对煤焦油渣微观结构的影响

摘要

在工业危废煤焦油渣的综合利用研究中,通过热解实验制得热解渣,利用热解渣进行活性炭制备。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段获得热解渣的微观结构的变化信息,研究热解气氛对其微观结构演变的影响,探索煤焦油渣热解过程微观结构的变化规律。结果表明:在850℃热解条件下,煤焦油渣会经历热塑性阶段和中温交联缩聚反应,微晶片层可以形成较好的有效堆叠,芳香结构单元呈横向断裂、纵向增厚的发展趋势,以交联键连接的大量高活性芳香结构在这一阶段生成;升高热解速率,可以使交联缩聚反应减弱,颗粒孔隙尺寸和数量增加;而延长终温停留时间,则可以使大分子结构发生逐渐解聚,使纵向裂解更为明显,促使更多微孔的生成。当热解温度过高,颗粒表面会出现“坍塌”现象,导致微孔减少。交联缩聚对于片层尺寸的增加作用更加明显,并且热解渣在这一阶段开始向有序的石墨结构转变,颗粒强烈收缩,微孔大量减少。以热解渣8RJ850-40为原料所得活性炭的比表面积仅为890.6 m^(2)/g,而以热解渣20RJ850-40为原料所得活性炭的比表面积上升至1151.6 m^(2)/g,表明适当提高热解过程的升温速率有利于提高活性炭产品的成孔效率。