催化剂对竹废料微波裂解的影响

以竹材废料为原料,研究了微波裂解制备生物油及竹炭的可行性。探讨了在微波功率700 W,裂解温度550℃,裂解时间20 min的工艺条件下,焦炭、磷酸、KOH、NaOH和氯化锌等催化剂对裂解产物的影响。结果表明,KOH和磷酸是有效的催化剂,均能有效提高裂解液、固体产物得率,使竹炭表面含氧官能团显著增加。KOH催化后竹炭的吸附指标已达到了国家二级品标准(GB/T 13803.2-1999),而磷酸催化后竹炭的碘及亚甲基蓝吸附值分别是国家一级品标准(GB/T13803.2-1999)的1.04倍和1.56倍,不过所得生物油为强酸性,有待进一步研究改进。     

乌桕油皂微波催化快速裂解制备可再生燃油研究

采用微波催化快速裂解技术,以乌桕木油皂和乌桕梓油皂为原料,利用其强极性羧基端吸收微波迅速的特点,研究了其制备可再生燃油的技术。考察了裂解功率、裂解温度对裂解产物得率的影响。结果表明:裂解功率700 W,裂解温度450℃,乌桕木油皂和乌桕梓油皂微波裂解液体燃料的得率分别为75.26%和77.01%,GC-MS分析表明,产物的主要成分为C8~C18的正构烷烃、烯烃、环烷烃以及芳香烃等烃类化合物。产物的部分燃料油性能测定结果表明,乌桕木油皂裂解燃油比乌桕梓油皂裂解燃油热值略高,密度和运动黏度略低,基本符合0#柴油的标准,冷凝点和冷滤点均优于生物柴油,低温流动性好。     

熔盐裂解液化生物质的研究

为了考察熔盐组成、原料种类和裂解温度等因素对生物质裂解液化的影响,在自行设计的反应器中进行了实验研究。结果表明:纤维素在ZnCl2中液化,生物油得率最高,为35%;在66%(物质的量分数)KCl-CuCl中液化,生物油中水分含量最低,为21%;硝酸盐不适于生物质液化反应,生物油得率为零。以纤维素为原料的生物油得率高于以水稻秸秆为原料的生物油得率,而且生物油中的水分含量较低,说明含纤维素较多的生物质原料更适于裂解液化。热裂解反应受温度影响较大,生物油得率随温度升高呈先升高后降低的趋势,存在一个较优的温度,对纤维素原料而言在530℃左右,水稻秸秆在450℃左右。采用FT-IR和GC-MS对生物油进行初步分析,生物油成分比较复杂,其中呋喃类物质占有较大比例。     

微波设备氯化锌法制备竹质粉状活性炭工艺研究

采用正交试验,研究以竹屑废料为原料,用微波设备氯化锌法制备竹质粉状活性炭的可行性,探讨微波功率、活化时间、浸渍时间及氯化锌浓度对活性炭产品碘吸附值、得率的影响。结果表明,微波设备氯化锌法制备竹质粉状活性炭的最佳工艺为:微波功率1 000 W、活化时间50 min、氯化锌浓度50%、浸渍时间48 h。用此工艺制得的活性炭碘吸附值1070.3mg.g-1,得率达到32.3%。结果表明:微波加热比传统方法缩短活化时间,产品性能高于国家标准。     

竹材含水率和炭化温度对竹醋液得率和竹炭质量的影响

本文以自制连续式炭化炉就竹原料含水率和炭化温度对竹醋液得率和质量及竹炭质量的影响作了试验研究,结果表明,较高的含水率(约40%)和较高的炭化温度(约450℃),均有利于提高竹醋液的得率,其中,含水率对竹醋液得率的影响达显著水平,但总酸含量、溶解焦油含量、沉淀焦油含量则相反,呈降低趋势,其中,后者呈极显著差异;试验结果同时表明,较高的炭化温度使竹炭挥发分含量降低而固定碳和碘吸附值含量提高,其中对固定碳含量影响达到显著水平。     

KOH微波活化法处理竹炭的研究

研究了以自制的快速裂解产物竹炭为原料,采用KOH-微波辐射活化法制备竹质活性炭.利用正交试验探讨了不同因素对竹质活性炭性质的影响.最佳工艺条件为KOH质量分数 25 %,浸渍时间 24 h,微波功率 800 W,活化时间 7 min,所制备的活性炭产品的碘吸附值为 1 239.08 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 274.95 mg/g,比表面积为 1 394.16 m2/g,亚甲基蓝吸附值为国家一级品标准(GB/T 13803.2-1999)的2.04倍,同时测定了活化前后竹炭的红外光谱.结果表明,活化后竹炭表面结构有了较大的修饰,增加了较多的表面化学官能团,从而提高了竹炭的比表面积和吸附性能.     

光皮树油催化裂解制备生物液体燃料试验

以光皮树油为原料，采用自制负载型催化剂氧化镧进行催化裂解反应，通过单因素试验优化催化裂解工艺。结果表明：自制负载型催化剂氧化镧具有很好的催化效果。光皮树油催化裂解生物燃料最佳工艺参数为反应温度500℃，反应催化剂用量1.0％，反应时间80min。在此优化条件下，光皮树油催化裂解液相燃料油产品得率在82．0％以上。     

微波处理对圆竹软化效果的影响

为改善圆竹家具弯曲构件软化工艺,推进圆竹家具工业化生产,以红竹竹筒为研究对象,采用微波加热进行软化处理,分析微波功率、处理时间和初含水率（10.6%、45.3%）对红竹圆竹软化效果的影响,并以弹性模量（MOE）和抗弯强度（MOR）为指标对软化效果进行评价。结果表明：随着微波功率提高,红竹MOE先下降后上升,500 W时达到最小值,较未处理材下降65.23%;MOR总体随功率提高而下降,在700 W时小幅上升,800 W时红竹出现严重内裂,强度较对照材下降47.21%。红竹MOE随微波处理时间的延长下降,在360 s时达到最小值,较未处理材下降75.44%。含水率45.3%红竹的MOE和MOR较气干红竹（含水率10.6%）大幅下降,分别下降了81.75%和65.13%。适当提高微波功率、处理时间及初含水率可降低红竹的MOE和MOR,提高红竹软化效果,但功率过高、时间过长会使MOE回升、红竹强度大幅下降。     

低温等离子体协同HZSM-5在线催化裂解提质油菜秸秆热解油

针对生物油催化裂解提质工艺中存在催化剂易结焦失活、精制油品质低等问题,提出了低温等离子体(NTP)协同分子筛催化剂HZSM-5在线催化裂解提质油菜秸秆热解油的技术方案,采用自行设计的NTP辅助催化反应器,探讨了工艺参数对精制生物油得率和理化特性的影响。研究结果表明:催化温度、催化剂床层高度和反应器放电功率对反应结果影响显著,在催化温度400℃、催化剂(NTP+HZSM-5)床层高度35 mm、反应器放电功率25 W的最优工艺条件下,获得了精制生物油得率、含氧量、高位热值(QHHV)、pH值和重质组分分别为9.13%、15.78%、34.86 MJ/kg、5.41和3.15%的试验结果,与单HZSM-5催化提质方法相比,精制生物油品质显著提升,且催化剂积炭量从单HZSM-5提质方法时的5.88%大幅降低至2.14%,证实了NTP协同HZSM-5催化裂解提质生物油技术方案的可行性。     

-蒎烯异构反应的研究

以α-蒎烯为原料探讨了在微波辐照下的异构反应,得出了影响α-蒎烯异构反应的因素主要是微波功率、催化剂用量、反应时间以及加料方式.结果表明,以偏钛酸为催化剂,用量为原料质量的1.7%,分两次加入,微波功率为800W,反应时间为110 min时,α-蒎烯的转化率及莰烯的得率分别为85.5%和82.9%,与传统工艺相比催化剂用量减少约40%,反应时间大大缩短,生产成本降低,生产能力至少增加6倍,且纯度(没有精馏)和得率比传统工艺分别提高了2.5%,经济效益明显提高,有很好的工业化应用前景.     

活化竹炭对水相中苯酚的吸附条件及其再生研究

采用NaOH溶液浸泡+微波加热的方法对竹炭进行活化,结果表明:竹炭的比表面积和对苯酚的吸附能力均有明显的提高。该法有望成为竹炭活化的有效手段。此外,还研究了竹炭对溶液中苯酚吸附条件与规律,结果表明:竹炭对水相中苯酚的吸附符合一般的吸附规律。微波加热技术被用于吸附苯酚后竹炭的再生,结果发现:竹炭的吸附能力恢复到原来的9 0%和9 6%。     

MCM-41分子筛在线提质生物油工艺优化及耐久性分析

采用MCM-41分子筛作为催化剂,在线催化提质生物质真空热解蒸气,考察催化温度、催化床层高度和体系压力对有机相产物产率的影响,采用响应面法优化工艺参数;对油菜秸秆生物油有机相进行理化特性和成分分析,并对催化剂进行耐久性分析。结果表明:精制生物油有机相产率随催化温度和催化床层高度呈先增大后减小趋势,随体系压力增大而减小;当催化温度为502℃、催化床层高度为2.7 cm、体系压力为7 k Pa时,有机相产率为15.84%,精制生物油有机相热值达31.08 MJ/kg;经催化提质后,生物油有机相中脂肪烃类和醇类物质含量明显增加,同时芳香类和羰基类物质含量降低。在对MCM-41使用耐久性的研究中发现,当MCM-41使用约100 min后,生物油理化特性指数急剧下降,表明生物油品质变差;同时,催化剂失重率明显升高,表明催化剂上沉积的焦炭逐渐增多,催化活性降低,直至完全失活。     

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。     

竹炭导电率及高导电率竹炭制备工艺研究

通过对竹炭炭化过程的研究，得出炭化温度，炭化时间是影响石墨化和导电性能的重要因素。实验测定了不同炭化时间与炭化温度下的体积电阻率，含水率和产率，提出了以干馏的方法获取普通的竹炭原料，并通过二次加工制备高导电率竹炭的方法及工艺。     

竹炭对苯胺的吸附特性

研究竹炭对水溶液中苯胺的吸附特性,包括接触时间、pH值、吸附剂质量、吸附温度及溶液中苯胺的初始浓度对吸附的影响.结果表明;吸附平衡时间为360 min;在pH值4.0～6.4的Hae-NaAc缓冲体系中,竹炭对苯胺有较高的吸附能力,其中最佳吸附酸度为pH=5.90;当苯胺的初始浓度为0.060 mg·mL-1时,平衡吸附量为44.5mg·g-1,竹炭能有效地除去水相中的苯胺;随着温度的升高,吸附量增大,说明吸附过程是一个放热过程;竹炭对苯胺的吸附行为服从Freundlich吸附等温方程式;在0.8 mol·L-1H2SO4中,对使用过的竹炭采用微波加热处理法进行再生,竹炭的吸附能力恢复到原来的97%.竹炭有望成为除废水中苯胺的吸附材料.     

竹粉内部塑化/LDPE复合材料热融合稳定性的研究

采用氢氧化钠作润胀剂和催化剂,氯化苄为醚化剂对竹粉进行内部塑化改性。在不同反应条件下,得到了不同接枝率的塑化竹粉,并比较了相同温度、湿度及不同温度条件下竹粉的质量吸湿率与极限吸湿率。结果表明,塑化竹粉吸湿率显著低于未处理竹粉,表现出很好的憎水性。当竹粉质量增重率为64.2%时,其吸湿质量增重率仅为4.84%,温度对竹粉质量吸湿率无显著性影响;将其分别与聚乙烯混合热压得到复合材料,SEL结果表明塑化竹粉与聚乙烯可形成良好的界面融合;塑化竹粉/聚乙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未处理的复合材料高。当塑化竹粉添加量为30%时,拉伸强度提高23.83%,弯曲强度提高25.91%。塑化竹粉/聚乙烯复合材料具有很好的热融合稳定性。     

纤维素热裂解左旋葡聚糖生成过程模拟研究

为优化生物质热裂解产物中左旋葡聚糖(LG)产率,在改进的B-S机理模型的基础上,以纤维素热裂解为研究对象,对其热裂解过程中活性纤维素(AC)、LG以及乙醇醛(HAA)的演变和生成情况进行了模拟。结果发现纤维素热裂解过程中,由于一次反应吸热需求得不到满足,导致物料温度长时间内处于中温状态,恰好形成了生物质热裂解制取生物油保持中温的必要条件。作为纤维素热裂解最主要的产物,LG在物料内部并未发生强烈的二次裂解,HAA则几乎完全来源于AC的分解,物料内部LG和其他竞争产物浓度(质量浓度,下同)的区别主要取决于其竞争能力的大小,HAA浓度积累速度在反应后期的提高正是其竞争消耗AC优势的体现。挥发分二次反应主要发生在气相空间,随着气相停留时间和辐射源温度的增加,LG二次分解的程度提高。因此为获取高产率LG,中等辐射源温度和短气相停留时间是必要条件,仅以生物油产率为目的时,气相停留时间可适当放宽。