樟子松气化联产炭制备活性炭的试验

樟子松在采伐、造材和加工过程中产生大量废弃木片、枝丫条等林业三剩物,而生物质多联产气化反应系统可将废弃物气化,产生可燃气、提取液和生物质炭3类产品。为了增加生物质的利用效率,提高生物质气化多联产系统的经济效益,笔者以Na OH为活化剂,研究以废弃樟子松木片气化炭为原料的活性炭的制备工艺,分析碱炭比、活化时间及活化温度对活性炭的比表面积、孔径分布、碘值以及得率的影响。研究结果表明较佳的工艺条件为碱炭比2.5、活化时间1.5 h、活化温度800℃,该条件下的活性炭得率为45.6%,比表面积1 702.217 0 m2/g,碘吸附值1 800 mg/g,微孔百分比79.85%,过渡孔百分比19.47%,平均孔径2.18 nm。     

生物质气化多联产技术的集成创新与应用

生物质气化作为生物质能源的一种主要形式,近几十年来得到了国内外的广泛关注和研究。但是由于传统技术燃气中焦油含量高、气化产物单一致使经济效益不佳、存在一定的环境污染及设备系统不够完善等难题,极大地阻碍了生物质气化技术的发展以及实现工业化规模的步伐。笔者所在的团队在国内外率先提出了基于"生物质气化(能源)多联产技术"的新发展思路,并进行了相应的技术研究与产业化应用。根据生物质资源特性不同,研究开发了适合农作物秸秆类的流化床气化多联产炉、果壳类下吸式气化多联产炉和木质类上吸式气化多联产炉,并针对不同的生物质气化产物研发了相应的产品利用路线。其中气相产物(可燃气)用于发电、供气或者热燃气(未经气液分离)直接烧锅炉供热或带动蒸汽轮机发电,该技术解决了燃气净化和焦油的两大难题;液相产物(生物质提取液)制备液体肥料;固相产物(生物质炭)根据生物质原料的不同可分别用于制备炭基有机-无机复混肥(秸秆类原料)、高附加值活性炭(果壳类和木片类)以及工业用还原剂和民用燃料(木质类)。生物质气化多联产技术新理念的提出以及相关核心技术设备的开发与应用也为生物质利用探索出了一条符合绿色、环保和循环、可持续产业发展的良好路径,生物质能源的发展只有与环境保护(空气、水、土壤及食品安全)相结合才是最根本的出路。     

稻壳基活性炭制备及表征

以稻壳为原料,采用碱金属氢氧化物活化法制备活性炭,探讨了原材料与活化剂的配比、活化温度和活化时间等因素对活性炭的吸附性能的影响,确立了调控活性炭性能的工艺方法和工艺条件.利用扫描电镜观察了活性炭的形貌特征,利用X射线衍射分析了稻壳活性炭中微晶的晶体结构.研究结果表明:1以稻壳为原料,KOH为活化剂制备活性炭的适宜工艺条件为:活化剂/炭为4,活化温度为750℃,活化时间为1 h.所制得的活性炭的碘吸附值为1 240 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为150 mL.g-1.     

水蒸气法制备橡胶籽壳活性炭的研究

采用橡胶籽壳炭为原料,以水蒸气为活化剂制备吸附性能优良且得率高的活性炭。通过正交试验设计,研究活化温度、活化时间及水蒸气用量对活性炭吸附性能的影响。得到最佳活化工艺条件为:橡胶籽壳炭量1.0 kg,活化温度880℃,活化时间40 m in,水蒸气用量8 kg/h。制得的优质橡胶籽壳活性炭的亚甲基蓝脱色力240 mg/g,碘值1 113 mg/g,强度94.2%,得率40.5%。     

烟秆制活性炭的工艺研究

以烟秆为原料,经炭化后用水蒸气活化制备活性炭。系统考察了影响活性炭质量的工艺条件。实验结果表明:以烟秆为原料,水蒸气为活化剂,在较温和的条件(活化温度750~800℃,水-炭质量比1.5~2.0∶1.0)下可制取碘吸附值840~912 mg/g、BET比表面积为522~590 m2/g的活性炭;对烟秆炭化料活化有较大影响的因素是活化温度和活化剂用量,而炭化温度和升温速度对烟秆炭化料活化的影响较小,可采用流化床反应器一步法工艺制廉价粉状普通活性炭;烟秆原料中的灰分对活化反应过程有一定的催化作用。采用先水蒸气活化再用稀盐酸脱灰处理的工艺,可有效利用烟秆灰分的催化作用提高产品的吸附性能,同时使产品的灰分达到标准要求。     

竹材加工剩余物制复合型蜂窝活性炭试验研究

以竹粉为原料,并在竹粉中加入适量的废活性炭粉,将两者混合均匀,用竹焦油为粘合剂,将竹粉和废活性炭粉混合物与竹焦油搅拌捏合均匀,并在模具上压成蜂窝块状,再经过烘干、炭化和水蒸汽活化等工序制成复合型蜂窝活性炭试样。采用正交试验法研究了竹焦油与原料重量比、竹粉与废炭重量比、活化温度和活化时间这四个工艺因素对蜂窝活性炭性能的影响规律。正交试验结果表明最佳的工艺条件为:竹焦油与原料重量比2∶1、竹粉与废炭重量比10∶3、活化温度850℃和活化时间180分钟。在最佳工艺条件制得的蜂窝活性炭试样的亚甲基蓝吸附值为150 mg·g~(-1),它的碘吸附值为965 mg·g~(-1),抗压强度为0.92 MPa。     

竹节制备高比表面积活性炭的研究

以竹节为原料，采用KOH化学活化法制备高比表面积活性炭。研究了炭化温度、活化温度和KOH与生节炭的质量比对活性炭的收率和吸附性能的影响，并对所得活性炭的比表面积和微孔结构进行了初步探讨。结果表明：在炭化温度为700℃、碱/炭质量比为4、活化温度为900℃、活化时间为1h时可制表面积为2610m^2/g的高比表面积活性炭，其碘吸附值为2300mg/g、亚甲基基蓝值为570mg/g，均为普通活性炭的2-3倍。     

微波加热方法制备活化生物质炭的研究

笔者采用微波加热的方式以松木片为原料、KOH为活化剂制备活化生物质炭,探索了3种不同KOH/生物质炭的配比(0.5、1.5和3.0)条件下的活化生物质炭的孔结构和甲苯吸附量。甲苯吸附量的测试采用了一种简便、高效、环保和廉价的方法。结果表明,配比为3.0的活化生物质炭达到最高的比表面积2044m~2/g,微孔比表面积也达到最高值1712m~2/g。对不同浓度的甲苯进行吸附,在甲苯浓度为400ppmv时,配比为3.0的活化生物质炭显示了最大的吸附量56.0%。而对高浓度甲苯吸附,配比为3.0的活化生物质炭的吸附量则可达到71.9%,并且其吸附等温线数据能很好的拟合DQSAR吸附模型。     

利用竹材加工剩余物生产活性炭的研究

活性炭的应用领域不断扩大,生产、生活中对活性炭的需求日益增多,生产活性炭的原料来源却受到一定的限制.竹制品生产中约60%的废弃物得不到利用,以竹材加工剩余物为原料,通过化学、物理方法生产活性炭,经过反复试验研究,结果表明:以蒸汽法生产活性炭,活化温度以900℃,炭水比1∶2,活化时间可根据对产品的性能要求而定.     

两步进气法和水蒸气对竹材下吸式固定床气化性能的影响

以毛竹加工剩余物为研究对象,采用自制的两步进气下吸式固定床气化炉,在当量比(ER)一定的情况下,研究进气比例(AR,0%和60%)和水蒸气/生物质质量比(ms/mb,0,0.045,0.112,0.153,0.211,0.245和0.305)对气化炉性能(炉内温度分布、原料消耗率和气化强度)和可燃气指标(温度、成分、热值和焦油含量)的影响。结果表明:1)与一步进气法相比,两步进气法(AR为60%时)可显著提高气化炉炉温,并且分别在2个进气位置出现2个温度峰,分别为热解区的606℃和氧化区的856℃,可燃气的温度也增加至377℃; 2)两步进气法可显著提高可燃气的可燃组分含量和热值,降低焦油含量,CO含量、H_2含量和低位热值的最大值分别为17.47%、14.67%和4.54 MJ/Nm^3,焦油含量最低值为55.4 mg/Nm^3; 3)随着m_s/m_b从0.045增加至0.305,气化炉内各反应区的温度逐渐降低,与空气气化剂相比,虽然热值并未增加,但是可燃气中H_2和CO的含量发生变化,导致V(H_2)/V(CO)比例逐渐增加至1.01,有助于应用于合成气的研究。本研究为竹材废弃物的能源化利用提供了新的途径和基础数据。     

KOH活化木材苯酚液化物炭纤维的制备与孔结构分析

为了考察碱／炭比、炭化温度以及活化温度对活性炭纤维孔结构的影响,以木粉为原料经液化、纺丝、固化、炭化及KOH活化工艺过程制备了木材苯酚液化物活性炭纤维;采用正交实验方法优化了活性炭纤维制备工艺。结果表明：诸因素中的显著性依次为活化温度〉炭化温度〉碱／炭比;优化组活性炭纤维的比表面积为1546m^2／g;400℃炭化温度下制备的活性炭纤维具有较高的中孔比率。     

竹材微正压热解自活化制备高吸附性能活性炭的机制研究

以竹材加工剩余物为原料,在不添加活化剂的条件下,开展了微正压热解自活化制备活性炭的研究,通过热重-质谱分析、热解炭化和热解自活化对比,以及热解自活化尾气监测,探究热解过程中活性炭孔隙结构的形成机制。研究结果发现:热解过程产生的水蒸气和二氧化碳可以与固相炭发生气化成孔反应,制得高吸附性能的竹材活性炭;热解气体、均匀活化、气-炭可逆反应平衡状态、活化剂的扩散速率及气-炭反应速率是竹材活性炭孔隙结构和吸附性能的主要影响机制;控制热解自活化压力为0.12 MPa,在900℃(升温速率15℃/min)热解6 h,制得活性炭得率为15.22%,BET比表面积(S_(BET))1 108 m~2/g,微孔容积(V_(mic))为0.407 cm~3/g,介孔容积(V_(mes))为0.085 cm~3/g,碘和亚甲基蓝的吸附值分别为1 438和300 mg/g,同时副产高H_2、CO含量和高CO/CO_2比例的费托合成原料气。     

由粉状活性炭制备球形颗粒活性炭的研究

活性炭是一种重要的工业吸着剂,目前,我国活性炭分粉状和颗粒两大类型.由于粉状活性炭原料来源广、工艺简单、产量较大.但近几年来,随着现代工业的发展以及大气污染、水质污浊等方面原因,对颗粒活性炭的需要量增长.通常,颗粒炭的生产是原料粉碎、成型、炭化、活化而制得,工艺繁杂.为此,本试验就粉状活性炭与一定量的粘结剂直接制成颗粒活性炭进行了初步的研究.通过对粘结剂种类和配比的选择,制备的颗粒炭吸附性能和球磨强度等均能达到历来颗粒炭的指标要求.     

灌木作为能源材料的优势

解决能源问题，发展灌木是有效途径。林木生物质能源利用途径可分为4类：1．直接燃烧；2．物化转化，如将能量密度低的生物质转化为热质高的固体炭或燃气的干馏技术；包括气化、液化和炭化在内的生物质热裂解，生产可燃气、生物油和炭燃料；3．生物转化，包括生物质转化为乙醇；4．植物油改性为生物柴油。灌木作为可再生资源，作为能源材料有独特的优势。     

山核桃壳制吸附汽油蒸气的载体活性炭试验

以山核桃壳为原料，采用磷酸活化法活化，经过浸渍、膨胀塑化、炭化、活化、漂洗和烘干等工序制得汽油蒸气吸附载体活性炭。采用正交试验方法，研究了磷酸浓度、炭化温度、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明，较优的制炭工艺条件为：磷酸浓度85％，膨胀塑化130℃，炭化温度250℃，活化温度480℃，活化时间120 min。在较优工艺条件下制得活性炭试样，它的丁烷工作容量为13.55 g/100 mL，25℃时汽油蒸气吸附量为605 mg/ g，BET 比表面积为2215.37 m2/ g，孔容积为1.4247 cm3/ g。     

The Activation Process of Fluidization for Sawdust Charcoal

以木屑炭为原料,水蒸气为活化剂,采用流态化工艺制备活性炭,研究了活化温度、载气流量、水蒸气流量、进料速度等因素对活性炭性能的影响.通过正交试验,确定了最佳工艺条件为活化温度870℃、载气流量250 m3/h、水蒸气流量150m3/h、进料速度54 kg/h.在最佳工艺条件下,产品碘吸附值为1 162 mg/g,得率为31.62％.方差分析表明:对活性炭产率来说,只有活化温度的影响达到显著水平,其它因素的影响均不显著;对活性炭碘吸附值来说,活化温度、水蒸气流量、载气流量3因素的影响均达到显著水平.     

木屑炭流态化活化工艺研究

以木屑炭为原料,水蒸气为活化剂,采用流态化工艺制备活性炭,研究了活化温度、载气流量、水蒸气流量、进料速度等因素对活性炭性能的影响。通过正交试验,确定了最佳工艺条件为活化温度870℃、载气流量250 m3/h、水蒸气流量150 m3/h、进料速度54 kg/h。在最佳工艺条件下,产品碘吸附值为1 162 mg/g,得率为31.62%。方差分析表明:对活性炭产率来说,只有活化温度的影响达到显著水平,其它因素的影响均不显著;对活性炭碘吸附值来说,活化温度、水蒸气流量、载气流量3因素的影响均达到显著水平。     

棉秆制活性炭的研究

研究了利用农林废弃物棉秆为原料,采用氯化锌活化法制取活性炭的工艺.以及制备过程中各种因素对活性炭吸附性能的影响,得出了适宜的工艺条件.研究结果表明,利用棉秆可制得较高质量的活性炭,所得活性炭性能指标优于林业部颁一级品标准.对Cr6 的吸附容量测定表明所制备的棉秆活性炭对重金属离子有较好的吸附性能.     

水蒸气氛围下木薯渣气化的研究

在水蒸气氛围下,对酒精工业的生产废弃物--木薯渣进行热解气化.研究了木薯渣的热失重情况,并分析温度、升温速率等工艺条件对三相产物产率及组成情况的影响.气体产物主要以H2、CO、CH4和CO2为主;焦油中主要是苯酚类物质,2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)含量最高,占42.27%.实验结果表明,木薯渣可以通过气化生产可燃气、炭、苯酚类物质,变废为宝.     

化学－物理法提高果壳活性炭得率的研究

以果壳炭（椰壳炭、杏壳炭）为原料，用某种弱酸Ａ作活化剂，研究了活化温度、活化时间及活化剂用量对活性炭的碘值和活化得率的影响。活化最佳工艺条件：椰壳炭，活化温度９００℃，活化时间９０ｍｉｎ，活化剂用量１．３０％；杏壳炭，活化温度９００℃，活化时间８０ｍｉｎ，活出剂用量１．９０％。在此条件下制得的活性炭分别为碘值１１０５．２８ｍｇ／ｇ、１１５１．８９ｍｇ／ｇ，活化得率分别为４５．３１％和４８．２７％。