基于响应面法的粉状活性焦制备参数优化

Optimization of process parameters for preparation of powdered activated coke to achieve maximum SO₂ adsorption using response surface methodology

摘要

粉状活性焦（粉焦）是一种良好的SO₂吸附剂，但其在制备过程中受多个因素的影响。为了在烟气氛围下利用锦界烟煤制备拥有高SO₂吸附容量的粉焦，采用响应面法对影响粉焦制备的6个参数（氧煤当量比、反应温度、反应时间、O₂浓度、CO₂浓度、H₂O (g)浓度）进行筛选和优化。因素筛选实验结果表明，反应温度、O₂浓度、H₂O (g)浓度是影响粉焦制备的主要因素。然后，利用中心复合设计建立了主要因素与SO2吸附容量之间的二次多项式回归模型。模型优化结果表明，当反应温度为904.74 ℃，O₂的浓度为4.67%，H₂O (g)浓度为27.98%时，制备粉焦具有最高的SO₂吸附容量，约为68.15 mg/g，而其实验验证值为68.82mg/g，误差为0.98%。最佳工况制备粉焦（PAC-OP）具有较发达的孔隙结构，其总比表面和总空容分别为349 m²/g和0.1475 cm³/g，显著高于商业活性炭AC1的186 m²/g和0.1041 cm³/g，AC2的132 m²/g和0.0768 cm³/g。此外，PAC-OP表面还分布丰富的含氧官能团，其表面氧含量为12.09%，高于AC1的10.42%和AC2的10.49%。PAC-OP对SO₂的吸附容量也明显高于AC1和AC2，分别为68.82 mg/g vs. 32.53 mg/g和24.79 mg/g。

关键词

粉状活性焦 / SO₂吸附容量 / 参数优化 / 响应面法 /

版权

2020 Higher Education Press