周健生 骆仲泱 王勤辉 方梦祥 余 鹏 周庆国

(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，310027 杭州)

0 引 言

随着我国能源结构的不断优化，用于燃烧发电的煤炭资源比例将逐渐减少，如何将煤炭资源转化为优质的碳基材料，是一个有待深入研究的问题。煤半焦是煤炭分级分质利用多联产技术的中间产物之一，通常将其直接燃烧用于发电供热[1]。而煤半焦固定碳含量高且有一定的孔隙结构，成本低廉易大批量获得，是制备固体吸附剂的理想原料。

煤基活性炭的生产工艺一般包含前处理、炭化、活化和后处理过程[2]，而煤的热解过程与炭化工艺类似，以煤半焦为原料可简化活性炭生产工艺。活化工艺是活性炭生产的核心步骤，活化方法一般分为物理活化法和化学活化法。物理活化法是指利用气体活化剂(水蒸气[3-4]、二氧化碳[5]等)在较高温度下进行弱氧化反应，该活化方法工艺流程简单，腐蚀性低，是目前大规模制备活性炭的主要活化方法。化学活化法是指将原料在酸、碱、盐等化学活化剂(磷酸[6]、硝酸[7]、氢氧化钾[8]、氯化锌[9]、碳酸钾[10]等)中浸渍或与其混合进行反应的活化改性过程，但化学活化剂腐蚀性较强，价格较高，难以大规模利用。近年来有学者将物理活化和化学活化结合在一起，也可制得性能优异的活性炭[11-13]。本研究采用了碳酸钾/水蒸气联合活化法，一方面尝试提升活化效果，另一方面可以减少化学活化剂的使用。其中，碳酸钾相较于常用的氢氧化钾成本较低、腐蚀性弱，而水蒸气廉价易得，两者结合有利于开展工业化应用。……