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酸催化生产生物质炭技术简介
人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面,目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源,但矿物燃料是有限的,不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计,全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨,含能量达3×1018 千焦,可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍;生成的可利用干生物质约为1700 亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨,约占其总产量的0.76%,生物质资源开发利用潜力巨大。据测算,我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右,是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富,但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重,如秸秆等农业废弃物在田间焚烧,林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃,食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋,这不仅污染了环境,还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料,在能源领域利用可以直接作为燃料使用,可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端,同时相对于燃煤可以减少硫排放,从而减少对环境的污染,但目前制造成本高,只有在特定的场合才使用,目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度,在环保领域对重金属良好的吸附性能,因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高,因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为:热分解法,微波炭化法,水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法,热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭,一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭,随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化;化学活化则采用化学物质如NaOH,ZnCl2,KOH, K2CO3等在600~11000C下活化,得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长,反应耗能大,传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动,使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量,继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制,过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强(下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热,实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下,同时反应时间长,因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源,同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景,尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长,分解温度高,造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化,无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法,采用酸催化直接将生物质分解及炭化,并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程,吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物,酸进行循环利用,实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上,得率达到50%以上,从而降低生物质炭的制造成本,拓宽其应用范围。二.技术路线酸催化生产技术路线见下图,生物质粉碎后,采用一定酸浸湿润,干燥后进行炭化及活化,控制在4000C下炭化完全冷却,炭化活化过程进行酸回收并返回使用,炭化完全后冷却,加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三.技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化;粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计;技术指标生物质炭得率大于50%;生物质炭的碳含量高于80%;生物质炭燃烧后的灰分小于5%;生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四.经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算,原材料及处理成本约1500元/吨;按年生产1万吨计算,年效益为=(3000-1500)x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺,大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本,因此经济效益非常显著,如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。
清华大学 2021-04-13
烟气中氧化态汞检测转换装置 (Hg2+)
目前汞在线分析仪的原理是基于元素汞的检测,即只能检测元素汞Hg0,氧化态汞Hg2 的检测需要使用Hg2+/Hg0转换装置。 东南大学开发的氧化汞/元素汞转换装置(Hg2+),采用化学湿法,可将烟气中氧化汞Hg2+实时转化成元素汞Hg0,经除酸性气体、除水装置后,通入汞在线分析仪即可检测烟气中元素汞( Hg0)、氧化态汞( Hg2+)和气态总汞浓度(HgT)。 本装置为便携式操作单元,使用方便,精度高。可应用于实验室、工业排气(不含尘)中汞形态浓度的实时检测。
东南大学 2021-04-11
烟气中氧化态汞检测转换装置 (Hg2+)
目前汞在线分析仪的原理是基于元素汞的检测,即只能检测元素汞Hg0,氧化态汞Hg2 的检测需要使用Hg2+/Hg0转换装置。 东南大学开发的氧化汞/元素汞转换装置(Hg2+),采用化学湿法,可将烟气中氧化汞Hg2+实时转化成元素汞Hg0,经除酸性气体、除水装置后,通入汞在线分析仪即可检测烟气中元素汞( Hg0)、氧化态汞( Hg2+)和气态总汞浓度(HgT)。 本装置为便携式操作单元,使用方便,精度高。可应用于实验室、工业排气(不含尘)中汞形态浓度的实时检测。
东南大学 2021-04-11
一种化妆品中汞含量测定装置
本实用新型公开了一种化妆品中汞含量测定装置,具体涉及汞含量测定技术领域,包括便捷操作装置,所述便捷操作装置包括底座,所述底座顶部设有加热箱,所述加热箱一侧设有第一卡槽,所述第一卡槽内部设有卡块,所述卡块与第一卡槽相匹配,所述卡块一侧设有封板,所述卡块另一侧设有样品舟,所述样品舟表面设有第一滑槽,所述第一滑槽内部设有第一滑块,所述第一滑块前侧面设有刮板,所述第一滑块与第一滑槽滑动连接,所述封板顶部设
青岛农业大学 2021-01-12
一种燃煤烟气中单质汞的处理方法
本发明公开了一种燃煤烟气中单质汞的处理方法,采用钙钛矿型催化剂对燃煤烟气中的单质汞进行氧化处理;所述氧化处理的温度为 100℃-200℃。本发明采用钙钛矿型催化剂对燃煤烟气中的单质汞进行氧化处理;氧化处理的温度为 100℃-200℃;该催化剂在低氯或者无氯、低温条件下具有较高的催化活性,催化剂的活性可达 90%以上,催化剂的抗硫性能较好,具有较高的催化效率。由于该催化剂的最佳活性温度为 100℃-200℃之间,而脱硫
华中科技大学 2021-04-14
大功率超高压汞灯光源驱动器
        成熟度:技术突破         一种安全、可靠、光强稳定的数字化超高压汞灯曝光光源控制器,驱动功率高达3kW,功率调整步长小于5W,光强稳定性误差不高于0.3%@30min,汞灯触发成功率高于90%。         意向开展成果转化的前提条件:中试放大及产业化工艺开发资金支持
东北师范大学 2025-05-16
有机无机复合耐指纹剂制备技术
耐指纹剂是涂覆在电镀锌(或热镀锌)钢板表面的一层特殊的有机薄膜,它以其优良的耐指纹性、导电性及耐腐蚀性能而广泛应用于电脑、影视和音响等电子设备中,特别是电脑机箱、DVD外壳及电控柜等电子行业。本项目采用有机无机纳米材料复合技术制备出的耐指纹剂,在120度固化后交联密度大、表面致密、光泽度高。耐指纹板耐盐雾达到80小时以上,其它性能优越。
东南大学 2021-04-11
天然食品防腐剂生产技术
研发阶段/n内容简介:为提高食品的安全性,食品加工过程中使用的食品添加剂(含食品防腐剂)向天然化无害化方向发展,本技术的主要内容是从天然可食植物材料中提取天然食品防腐剂以用于食品加工。主要原料有:辣椒、丁香、乌梅等,主要用于酱油、醋、酱腌菜、碳酸饮料、可乐饮料、果汁饮料等。提取方法:可食用溶剂萃取及分离技术。该成果经专家鉴定居国内领先水平。技术指标:1mg/ml防腐物质
湖北工业大学 2021-01-12
磷肥高效活化疏松剂生产技术
Ø 产品适用于普通过磷酸钙和重过磷酸钙的生产,可有效解决磷肥产品有效磷转化率低、熟化期长、易结块、含水量控制不稳定等长期困扰企业的难题,且对土壤和农作物没有副作用。其突出的优势特点是:ü 有利于改善晶体的结晶习性,有效降低细小结晶薄膜的包裹作用;ü 有效降低溶液的表面张力,增进液-固间的充分接触,并及时清除反应物表面的生成物;ü 避免颗粒之间由于毛细作用的附着,减弱颗粒之间的盐桥强度;ü 用含贫
北京理工大学 2021-01-12
高效原油降凝剂的合成技术
内容介绍: 利用自由基聚合法合成系列高效原油降凝剂,该降凝剂含有较长的 烷基链,又含有极性基团,对原油适应性较强,可在红莲原油、善都原 油、巴喀原油、吐哈原油等原油中使用,有效地改善原油的流动性。 该技术达到国内先进水平。
西北工业大学 2021-04-14
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