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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
废石油加氢催化剂资源化利用技术
全球每年废石油加氢催化剂的产量约 15~17 万吨,其中富含钼、钨、钴、镍、钒等战略金属。本团队研发了废催化剂中油的高效脱除与回收技术,实现废催化剂中高含量油的资源化利用。开发废催化剂火法还原熔炼富集金属-多金属锍湿法提取技术,突破废催化剂组分复杂、有价金属难以提取的难题。基于元素的地球化学成矿原理,开发催化剂浸出液中钨、钼、钒的高效分离技术。通过上述技术的耦合,形成废石油加氢催化剂资源化利用技术集成。 通过本技术,废加氢催化剂中油的脱除率大于 80%,并以有机油和可燃性气体形式回收。催化剂中 Ni、Co、Mo、W、V 总回收率大于 90%,其中,镍以硫酸镍产出、钴以硫酸钴产出、钒以钒酸铵产出、钨钼以混合盐产出。所产生的废渣达到无害化标准,烟气经处理后可达标排放。
北京科技大学 2021-04-13
碳纤维负载金属多孔框架催化剂在石油加氢催化中的应用技术
本项目创新性采用静电纺丝技术及热处理碳化技术将MOFs材料负载在一维多孔碳材料中,制备保留金属有机框架构型的碳纤维催化材料。在制备过程中,通过调控MOFs材料特有的空间构型达到调控所制备的催化材料中金属组分空间构型及金属组分之间的协同作用,最终达到提高加氢催化材料性能的目的。该项目的完成能够很好的解决困扰传统加氢催化材料中金属组分的分散性及协同作用调控这一大难题,有效提高加氢催化剂的活性、选择性,具有十分良好的应用前景。
兰州大学 2021-01-12
节能型泥水自循环式生活污水除磷脱氮技术
该成果具有智能化和高效除磷脱氮的特征,占地、投资和运行费用均低于传统A2/O型除磷脱氮工艺,本项目拥有两项发明专利。2006年11月8日以钱易院士为组长的专家组鉴定结论为国际领先水平。
东南大学 2021-04-10
一种有压快速逆气流热脱附热氧化修复高浓度多环芳烃污染土壤的方法
本发明公开了一种有压快速逆气流热脱附热氧化修复高浓度多环芳烃污染土壤的方法,包括制备有压氧气,并对有压氧气进行升温;取污染土壤并预处理,然后将升温后的有压氧气从底部向上通过污染土壤,使得污染土壤与有压氧气逆流接触,形成含有气态有机物的热氧气;将含有气态有机物的热氧气减压后燃烧,彻底燃烧氧化残余的有机物,形成含颗粒物的废气;将含颗粒物的废气降温、净化,最后排放,得到净化土壤;将净化土壤冷却后回填场地,完成修复。本发明优点在于工艺与装置相对不复杂,设备费用合理;处理能力强;有机污染物的理论去除率高;土壤
安徽建筑大学 2021-01-12
鹤壁天润 微机全自动量热仪
适用范围: 微机全自动量热仪主要由恒温式量热仪及微机量热控制仪等部分组成,是一种由计算机系统自动控制,并能进行其它数据、文字处理的多功能、高自动化热量测量仪器;具有测量精度高、操作简便、使用可靠等特点,该仪器主要用于建材、生物燃料、污泥沼渣、油品、煤炭、化工、土壤、饲料、食品、木材、炸药等可燃物质发热量的测定。 符合标准: GB/T213-2008《煤的发热量测定方法》 GB/T384-1981《石油产品热值测定方法》 JC/T1005-2006《水泥黑生料发热量测定方法》 ASTM-D5865-2010《煤和焦煤总热值实验方法》 GB/T30727-2014《固体垃圾生物质燃料发热量测定方法》 GB/T 14402-2007 《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》 ISO 1928-2009《 固体矿物燃料-用弹式量热计测定总值并计算净热值》的要求。 性能特点:     采用微机控制,保持了计算机全部功能,并可使用各种通用软件。可自动标定量热系统的热容量(热容量),测量发热量。输入硫、水分、氢等数据,即可换算并打印出弹筒发热量、高位发热量,低位发热量等结果。 1、内桶无需提出、操作简单、维护方便。单头氧弹,采用套压方法拴装点火丝,方便安全可靠。 2、大容量外筒水箱,具有制冷功能,确保热容量稳定,适应长时间连续做样;采用模块化微循环水散热系统,减少环境对测试精度的影响,能够连续实验,解决了过去压缩机制冷全自动量热仪维护繁杂,易出故障,需专业人士维修的通病,为客户节约大量时间,使测试过程更加简单舒适。 3、设计独特的内筒水精确定量系统,注水、排水自动控制,注水量高度精确,排水干净,确保每次内筒水量一致,有效保证系统的测量精度。 4、采用专利技术,实现水质净化,提高仪器的可靠性; 5、具有高低位、基准换算、平行样、热容量自动计算、人工复算等功能; 6、具有智能终端功能,提供多种网络接入方式,结合数据交互中心实现数据共享,实现实时数据向管理系统上传。 7、部分元器件采用进口元件,进口精密感温探头,温度分辨率达到0.0001K;使整体集成电路更加稳定可靠。 8、氧弹采用耐热、耐腐蚀的镍铬合金钢制作,传热更快。 9、测试速度快,所有数据实测,真实可靠,不采用软件校正改变测试结果。 10、采用先进的串口技术,适应计算机技术的新发展,实现一机多控,相互间测试互不影响,实验的同时可进行数据处理,方便用户查询数据。 11、测试软件全面支持Windows平台,稳定性更好,可联网实现远程数据共享。 12、采用日本原装进口搅拌电机,搅拌匀速稳定,性能可靠,抗干扰能力强。实现自动充水,自动调水温,自动定量,自动搅拌,自动点火,降低人为误差。 13.该款量热仪改进了普通量热仪使用一段时间后,氧弹腐蚀不容易点着火等问题,和危废腐蚀性大,容易毁氧弹等问题。我们采用耐腐蚀合金小氧弹是普通量热仪氧弹的两倍寿命。 技术参数: 使用环境温度范围:0~45℃ 温度分辨率:0.0001K(原装进口产品测温计) 环境湿度:≤85% 精 密 度:≤0.1% 热容量稳定性:三个月内热容量变化≤0.20% 准确度:5次苯甲酸重复测定相对标准差≤0.20% 测试时间:快速法:12min,国标法:15min 电   源:220V±22V、50HZ±1HZ 功   率:≤0.6KW 重    量: 52kg  
鹤壁市天润电子科技有限公司 2026-03-17
头颈部局解XM-310
XM-310头部、颈部局解模型   XM-310头部、颈部局解模型显示人体头部、颈部的肌肉形态,矢切面示脑、鼻腔、口腔、 咽、喉、气管、食道、椎管等结构,层次清楚,色彩明显。 尺寸:自然大,23×18×33cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
绿色高效稀土基催化燃烧催化剂及高端催化燃烧装备
本团队经过近十年的研发,突破多项关键技术,开发出具有自主知识产权的绿色、高效、廉价稀土基催化剂,可以替代贵金属催化剂(国内外),大幅度降低生产成本,总体上达到国际先进水平,具有极强的市场竞争力,也符合“中国制造2025”稀土资源高端产业战略布局。构建了稀土(Ce,La)为基材的催化剂新体系,形成二元、三元固溶体及钙钛矿/固溶体,充分发挥稀土材料的催化功能。建立基于微结构调控的制备新工艺,超声波络合浸渍法/固相自燃法,促进多孔骨架结构层形成和纳米颗粒生长及良好分散。目前已形成面向行业的稀土基催化剂系列近十个型号催化剂,如M-C型、M-C-C型、L-M-C型、L-M-C型等。 催化剂达到催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范(HJ202702013)。
南京工业大学 2021-01-12
燃煤低温湿烟气水热回收协同白烟控制技术
"该项目研发了低温湿烟气的空/烟换热、水/烟换热、水/浆液换热、溶液除湿等水/热回收技术、白烟调控技术,可回收湿烟气中50-90%水分、汽化潜热,同时协同消除湿烟气“白烟”。回收的热量可用于供热、海水淡化、脱硫废水处理等。 其关键技术为:1. 脱硫浆液热量提取技术。(1)循环浆液/水换热提取技术,烟气余热通过脱硫过程转移到脱硫循环浆液,通过板式换热等方式,实现:回收40-50℃热水(热量),回收量10-30%;降低脱硫能耗;提高脱硫效率;间接降低排烟温度,协同控制白烟。(2) 循环浆液闪蒸-闪凝提取技术,烟气余热通过脱硫过程转移到脱硫循环浆液,通过脱硫循环浆液闪蒸-闪凝方式,实现:回收40-50℃热水,即回收热量也回收水分,回收量取决于闪蒸能力;降低脱硫能耗;提高脱硫效率;间接降低排烟温度,协同控制白烟。 2.尾部湿烟气回收技术。(1)溶液除湿技术,锅炉系统末端低温湿烟气通过除湿溶液,回收湿烟气中的水分、气化潜热,低温湿烟气变为干烟气。(2)空气/水冷凝回收,锅炉系统末端低温湿烟气通过间接式空冷-水冷,回收湿烟气中的水分、气化潜热,协同控制白烟。3.低温湿烟气白烟控制。通过改变烟气温湿
山东大学 2021-04-10
一种强化除硝除汞反应装置
本实用新型提供一种强化除硝除汞反应装置,其特征在于,包括:顺次串联连接的入口烟道(1)、SCO 反应器(2)、喷氨装置(3)和 SCR 反应器(4),所述 SCO 反应器(2)内部设有 SCO 催化剂,所述 SCR 反应 器(4)内部设有 SCR 催化剂;Hg 氧化反应器(5),
武汉大学 2021-04-14
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