南疆棉秆生物炭的制备及理化特性分析

以新疆棉花秸秆为原料,研究炭化温度和炭化时间、升温速率对棉秆基生物炭产量和理化性质的影响。选择300℃、400℃、500℃、600℃为最高炭化温度,5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min为升温速率,30 min、60 min、90 min、120min为炭化时间。棉秆生物炭的最高固定碳为63%。原料的热解特性在惰性气体N2保护下进行TG-DTG分析。对棉秆生物炭的元素成分、PH值、固定碳、灰分和碳含量进行研究,同时进行了SEM,FT-IR表征。随着炭化温度的增加,生物炭pH值、灰分含量、碳稳定性及总碳的含量也逐渐增加,而生物炭产量、挥发分、H、O、N、S元素的含量减少。比表面积结果显示高温制备生物炭的孔隙率有所增加,但增加幅度并不大。研究发现加热时间和升温速率对棉秆生物炭性质的影响不显著,炭化温度对棉秆生物炭性质的影响显著。     

炭化条件对黑沙蒿生物炭产率的影响

【目的】研究炭化温度、炭化时间和升温速率对沙蒿制备生物炭产率的影响,为沙蒿生物炭的应用提供依据。【方法】通过无氧炭化法,研究不同炭化温度(300,400,500,600,700,800和900℃)、炭化时间(5,15,30,60,90和150min)和升温速率(50,100,150,200和250℃/h)对沙蒿生物炭产率的影响,用傅里叶变换红外光谱仪获得红外光谱图,并据此分析生物炭产率变化的原因。【结果】沙蒿生物炭的产率随着炭化温度升高、炭化时间延长和升温速率的增加而降低。温度从300℃升高至900℃时,生物炭产率降低了75.47%,其中由300℃升高至400℃时降幅最大,为31.90%。由红外光谱图可知,沙蒿生物炭中官能团较炭化前发生变化,主要是由于物料中纤维素或半纤维素、脂肪组分和木质素等组分发生分解和转化;600℃下,炭化时间从5min延长到150min时,生物炭产率降低了6.68%;升温速率从50℃/h增至250℃/h时,生物炭产率降低了5.34%,炭化时间延长和升温速率的升高使木质素在整个生物炭分子中的比例下降,从而使生物炭产率下降。【结论】生物炭产率与炭化温度、炭化时间和升温速率均呈负相关,且炭化温度能够最大程度地影响生物炭产率;造成生物炭产率降低的原因是物料中各组分在不同炭化条件下相继分解和转化。     

青稞秸秆水热炭作为燃料的潜力研究

为探究青稞秸秆水热炭作为燃料的潜力,选取拉萨市达孜县的青稞秸秆为研究对象,通过预处理、水热炭化的青稞秸秆,应用单因素试验法和正交试验法设置具有代表性的试验组,对青稞秸秆水热炭和青稞秸秆进行工业分析和元素分析,重点放在热值的分析。结果表明：青稞秸秆水热炭热值与水热温度和水热时间均呈正相关,与固液比呈负相关;制备秸秆水热炭的最佳条件为水热温度260℃、水热时间8 h、固液比1:10;反应条件对于秸秆水热炭的热值影响顺序为：水热温度>水热时间>固液比。青稞秸秆水热炭热值最高达到27.98 MJ·kg^-1,接近水煤的热值(17～28 MJ·kg^-1),有作为燃料的潜力。综上,本研究通过控制水热条件,提高了青稞秸秆水热炭的热值,提高其作为燃料的潜力,同时将青稞秸秆作为燃料,有效利用了农业废弃物,实现了“变废为宝”。     

热解工艺对生物炭产量的影响

为了揭示炭化条件与生物炭产率之间的关系,以油菜秸秆为实验材料,通过无氧炭化法来研究炭化温度、炭化时间和炭化时的升温速度对生物炭产率的影响。结果表明:温度从300℃升高至900℃,产率从40.17%降低至19.40%;300℃、600℃和900℃炭化时间从5min增至150min,产率分别为42.58%~48.76%,27.32%~30.15%,18.55%~25.11%;600℃升温速度从50℃/h增至250℃/h,产率从29.00%~28.60%降低至26.04%~26.88%。可见,热解温度是影响油菜秸秆生物炭产率的重要因素,而炭化时间和升温速度对油菜秸秆生物炭的产率影响较小。     

磷钨酸催化法制备红麻秆芯炭微球的研究

【目的】寻求环境友好的固体酸催化剂,以在温和的水热炭化条件下实现农林副产物的高附加值转化。【方法】以红麻秆芯为原料,考察了磷钨酸用量、水解条件、炭化温度和炭化时间对红麻秆芯水热炭化效果的影响,对水热炭的得率、表面官能团、元素组成及形貌特征进行表征,并对磷钨酸催化剂的回收再利用特性进行研究。【结果】将添加质量分数10%磷钨酸水溶液的红麻秆芯原料在900 W超声波细胞破碎机中预处理15 min后,经由180℃水解4h制得的水解液在相同温度下进一步水热炭化6h,制备获得的水热炭微球形貌较规整且得率最高。经乙醚萃取分离的磷钨酸,在重复循环使用4次后仍保持较高的催化活性。【结论】磷钨酸可以在低温下直接用于木质纤维原料的催化水热炭化制备形貌单一的炭微球,且可以进行4次的循环回收再利用。     

玉米秸秆炭与炭化温度和时间的关系

[目的]筛选出最适宜炭化温度和时间条件下的生物炭。[方法]以玉米秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度(350、450、550℃)和时间(1.5、2.0、2.5 h)制备的玉米秸秆炭的p H、电导率等特性及有机质、氮、磷、钾等元素含量及其间的相互关系。[结果]玉米秸秆炭有机质含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低[62.23%(350℃)48.52%(450℃)35.78%(550℃)];在350℃炭化温度下p H随着时间的延长而增大,450和550℃炭化温度下p H基本保持在10左右;电导率随炭化温度和炭化温度的变化不明显,炭化温度350℃对玉米秸秆炭电导率的影响相对较大。玉米秸秆炭中速效钾含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量较高,表现出574.53 mg/kg(450℃)493.75 mg/kg(350℃)283.98 mg/kg(550℃)的变化趋势。[结论]350℃(2.5 h)和450℃(2.0 h)制备的玉米秸秆炭的农业利用预期效应较好,农业价值较高。     

基于工业分析指标的秸秆生物炭热值预测

为了有效的预测秸秆生物炭热值,选取棉花、小麦、玉米、油菜和水稻5种农作物秸秆,经过粉碎、干燥后进行炭化处理后,获得175个秸秆生物炭试验样品,并按相关标准测定其热值及灰分、挥发分和固定碳含量。在分析炭化工艺、工业组成与高位热值相关性的基础上,采用回归方法建立基于工业组成的秸秆生物炭热值的预测模型。分析结果表明,对比不同炭化条件下制备的秸秆炭样品的热化工特性,炭化温度对热值影响最明显,保温时间与升温速率对热值影响小。通过方差分析检验,基于工业分析组成建立的秸秆热值曲线拟合方程都是显著的,其中基于灰分、灰分和挥发分、挥发分和固定碳、灰分和固定碳的秸秆热值曲线拟合方程达到了较好的预测精度。     

落叶松木屑快速热解炭制备活性炭工艺及结构表征

以落叶松木屑快速热解炭为原料,采用水蒸气活化法制备了活性炭,其最佳活化工艺为:温度800℃,时间20 min.该条件下活化得率为51%,活性炭亚甲基蓝吸附值为232 mg/g,碘吸附值为968 mg/g,脱色性能优异.微观结构分析表明,快速热解炭主要由微孔组成,外表面包裹沉积吸附层,活化过程中活化剂能够有效去除沉积吸附...     

污泥基生物质炭的制备及其对水中铜的吸附研究（英文）

以城市污泥为原料,采用热解法制备生物质炭,以水体中Cu~(2+)为吸附目标,探究了活化剂浓度、浸渍比、浸渍时间、炭化温度及炭化时间对污泥基生物质炭制备的影响,并对最佳条件下制备的污泥基生物质炭进行了吸附等温线及吸附动力学分析。结果表明:污泥基生物质炭的最佳制备条件是活化剂浓度为15%,浸渍比为1∶1,浸渍时间为4 h,炭化温度为750℃,炭化时间为40 min。吸附过程符合准二级反应动力学模型,等温吸附曲线遵循Freundlich等温线模型,说明污泥基生物质炭对Cu~(2+)的吸附为多层吸附。     

污泥基生物质炭的制备及其对水中铜的吸附研究

以城市污泥为原料,采用热解法制备生物质炭,以水体中Cu~(2+)为吸附目标,探究了活化剂浓度、浸渍比、浸渍时间、炭化温度及炭化时间对污泥基生物质炭制备的影响,并对最佳条件下制备的污泥基生物质炭进行了吸附等温线及吸附动力学分析。结果表明:污泥基生物质炭的最佳制备条件是活化剂浓度为15%,浸渍比为1∶1,浸渍时间为4 h,炭化温度为750℃,炭化时间为40 min。吸附过程符合准二级反应动力学模型,等温吸附曲线遵循Freundlich等温线模型,说明污泥基生物质炭对Cu~(2+)的吸附为多层吸附。