KOH活化木质素制备高比表面积活性炭特性研究(英文)

以木质素为制备原料,采用KOH为活化剂制备高比表面积活性炭.通过探究不同活化温度、活化剂与木质素质量比、活化时间对活性炭孔隙结构的影响,优化木质素活性炭的制备工艺.采用BET、SEM、FTIR等手段对活性炭性能进行表征.实验结果表明,最佳制备工况为KOH/木质素质量比为3∶1,活化时间1,h,活化温度为750,℃.其中,KOH/木质素质量比对焦炭孔隙结构影响最大,活化温度次之,活化时间影响最小.制备的活性炭比表面积最高可达2,684,m2/g,孔径分布以中微孔居多,表面含有—OH、—C=O等基团.     

橡木锯屑制备直接碳燃料电池活性炭

以橡木锯木屑为原料,K2CO3为研究活化剂,采用化学活化法制备DCFC用活性炭,着重考察了碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭的比表面积、孔隙率的影响,同时采用HNO3浸渍对活性炭表面进行改性及镍负载对活性炭导电性能进行改善。研究结果表明:当碱炭比为1、活化温度为900℃、活化时间为120min时,活性炭比表面积达1240m2/g,孔容积为0.768m3/g;镍负载后的活性炭体积电阻率明显下降;HNO3浸渍后,活性炭表面含氧官能团增多,灰分明显减少,但比表面积有一定下降,而体积电阻率增加明显。     

微波裂解柚子皮制备活性炭的工艺研究

通过将柚子皮微波裂解制得柚子皮炭,用化学活化法制备高品质的柚子皮活性炭。活化剂选用H3PO4,ZnCl2,KOH和NaOH,并对每种活化剂的炭剂比、活化温度、活化时间和浸渍时间进行考察,以碘吸附值为主要品质衡量指标。试验结果表明,最佳工艺条件:活化剂为KOH,炭剂比为1∶2,活化温度为800℃,活化时间为1 h,浸渍时间为36 h。制得的柚子皮活性炭碘吸附值为1 318.21 mg/g,亚甲基蓝吸附值为225 mg/g,得率为42.17%,灰分为4.96%,吸附性达到木质味精精制用颗粒活性炭国家一级品标准。     

直接碳燃料电池活性炭制备的实验研究

以KOH为活化剂,采用化学活化法对橡木锯屑制取活性炭进行了实验研究。考察了活化温度、碱炭比和活化时间对活性炭比表面积的影响,得到了制取活性炭的最优工况,随后对此工况下的活性炭先后使用HNO3浸渍和乙酸镍Ni负载。结果表明,最优工况下制备的活性炭比表面积为1967m2/g。HNO3浸渍可以增加活性炭表面含氧官能团的种类和含量,也能较大程度地降低活性炭的灰分,乙酸镍Ni负载后,活性炭体积电阻率降低了很多。     

煤质成分对煤基活性炭活化成孔的影响机制

以国内常用的8种煤为原料,在相同工艺下,采用KOH活化制备煤基活性炭.利用低温N2吸附、电子扫描电镜(SEM)等手段对活性炭表面的孔结构及表面形貌进行表征,考察原料煤的物理化学性质对煤基活性炭活化成孔的影响机制以及对表面孔隙结构的影响规律.结果表明,原料煤的原生孔隙、挥发分及固定碳有利于活性炭自身的微孔发展;而原料煤的含水量以及灰分含量和固定碳中不可活化的未分解碳氢物质会抑制活化成孔.最终制备出比表面积为546～978 m2/g、总孔容为0.32～0.57 cm3/g的活性炭。     

氨水活化活性炭用于CH_4和CO_2的分离研究

采用不同浓度的氨水作为活化剂制备活性炭,引入含氮官能团以提高活性炭对CO2的吸附能力和CO2/CH4吸附选择性。对活性炭的孔结构和表面化学性质进行了表征,活性炭的表面化学性质分别通过傅里叶变换红外光谱、酸碱滴定和X射线光电子能谱等方法进行表征,并测定了活性炭对CO2和CH4的吸附等温线。结果显示,与纯水活化活性炭相比,采用氨水活化制备活性炭增加了表面含氮官能团,主要是吡啶类、胺或腈类基团的数量,同时减少了含氧官能团的数量。这些基团使得活性炭表面具有更强的碱性,从而使氨水活化活性炭具有更强的CO2吸附能力和CO2/CH4吸附选择性。     

松子壳热解炭活化特性研究

以松子壳为原料,采用常规热解法得到松子壳炭,利用水蒸气活化的方法制备了微孔率较高的活性炭,并测定其吸附能力。利用红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、扫描电镜(SEM)对热解炭及相应活性炭进行了表征。最佳活化工艺为活化温度850℃,活化时间60 min,水蒸气流量0.3 g/min。在该条件下松子壳活性炭得率为34%,亚甲基蓝吸附值为186 mg/g,碘吸附值为1 097 mg/g,比表面积为1 094.895 m2/g,平均孔径为3.95nm。微观结构分析表明,热解炭已经具备一定的孔隙结构,活化过程中活化剂能够有效去除堵塞热解炭孔隙的杂质和不定型炭,形成丰富的微孔结构和少量的介孔、大孔。该研究为松子壳活性炭的制备提供了理论依据。     

生物质活性炭的制备及其在阳极中的性能

以竹子为原料制备生物质活性炭,使用HNO3溶液浸渍实现活性炭表面改性和降低灰分,在流化床电极直接碳燃料电池阳极半电池中考察活性炭的极化性能。结果表明:活化温度为1173K、活化时间为2h、碱炭比为1时,活性炭比表面积为1264m2/g,电阻率为1569μΩ.m;HNO3溶液浸渍后,活性炭表面含氧官能团的种类和含量明显增加,灰分也有较大程度降低,最佳HNO3浸渍浓度为2mol/L;自制活性炭在半电池中的极化性能明显优于石墨和活性炭纤维。     

基于正交试验制备废弃原棉活性炭及其吸附亚甲基蓝的研究

以废弃原棉(简称"原棉")为原料,采用FeCl_3/ZnCl_2混合物为活化剂制备活性炭,以活性炭得率和碘吸附值为试验指标,采用正交法考察了活化剂质量比、活化温度以及活化时间的影响,从而得到最优工艺参数:FeCl_3/ZnCl_2质量比为1∶1、活化温度为400℃以及活化时间为1 h。将最优样(AC-Fe/Zn)应用于吸附阳离子有机染料亚甲基蓝实验,结果表明:吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为342.87 mg·g~(-1)。     

超高比表面积活性炭结构与天然气脱附量的关系

以石油焦为原料、KOH为活化剂,在不同的活化条件下制得系列超高比表面积活性炭(SBET>2500m2.g-1)样品。将实验制得的不同比表面积和孔分布的超高比表面积活性炭作为天然气吸附剂,测定了不同孔径范围孔所占的表面积与天然气脱附量的关系,讨论了孔分布对天然气脱附量的影响;用数学方法求得了活性炭吸附剂孔表面上单位表面积天然气的脱附量,并利用线性回归求出了天然气脱附量(V)与中孔表面积的关系。经相关性分析表明,天然气的脱附量与活性炭吸附剂中孔所具有的比表面积(Smid)具有显著的相关性,说明在活性炭吸附剂上天然气脱附量主要取决于中孔表面对天然气分子的吸附;求得中孔表面上单位表面积天然气脱附量达0.350mL.m-2,是微孔单位表面积上天然气脱附量的2倍以上;在各吸附温度、吸附压力下,天然气脱附量随活性炭吸附剂中孔表面积呈线性增加,满足线性方程:V=k.Smid b。     

K2CO3浓度和保温时间对秸秆水热产物特性的影响

以水稻秆和玉米秆为原料,开展不同K2CO3浓度和保温时间下的水热炭化试验,研究秸秆水热炭和液体产物的理化特性.结果表明,随着K2CO3浓度的增大和保温时间的增加,水热炭产率从35.65％降至22.86％,气体产率从4.68％增至13.03％;液体产物的产率、pH值、电导率、NH4+-N浓度增大,PO43--P浓度减小;...     

中药渣固废的碳酸钾催化热解特性与产物分布规律

以木本中药渣为原料,采用浸渍法负载不同含量K₂CO₃催化剂;通过热重实验,分析中药渣催化热解特性和热解特征参数,并采用Starink法进行动力学分析,计算催化热解反应的表观活化能;使用固定床热解炉,优化催化热解反应条件,考察不同K₂CO₃负载量对热解产物分布的影响规律。热重结果表明,K₂CO₃能显著降低中药渣的初始热解温度和最大热解温度,从而降低热解快速失重段的反应活化能;且K₂CO₃负载量越大,催化热解效果越好。热解实验证实：K₂CO₃含量为中药渣催化热解反应的最主要影响因素,它可加速生物基大分子的低温解聚和热解中间产物的催化裂解,既可降低热解油产率,又能大幅提升H₂、CO和C₂H₆等小分子低碳烃气体的产率,且有利于提高热解气的H₂/CO比例。     

基于CORA数据的南海温差能资源时空特征研究

基于2000—2013年中国近海及邻近海域海洋逐日再分析产品(China Ocean Reanalysis,CORA)数据资料,通过计算南海表层(5 m)与深层(1000 m)的温差、卡诺效率、有效水头、暖水体积量、温差能可开发量等参数,对中国南海温差能在季节、年代际的地理分布及其变化特征进行详细分析。结果表明：1)南海大于1000 m水深海域的温差均满足发电净效率的要求,可全年有效开采,温差分布具有明显季节变换特征,夏季最高,秋、春次之,冬季最低,常年高值主要集中在南沙群岛至吕宋岛西部一带。2)中沙群岛以南是卡诺效率高值且月波动较小海区,效率最高月份为5—8月份。3)南海温差能年平均有效水头介于774～945 m,高值主要分布在南海中东部、南部海域,呈西南—东北走向,有效水头在850 m以上;南海中南部、吕宋岛西部海域年际变化呈2.0～3.0 m/a上升趋势。4)南海暖水体积量月变化呈“V”型,冬季8.50×10¹³m³以上,处在较高水平;年际变化0.165×10¹³m³/a,呈增长趋势,年平均7...     

城市大气污染对到达地表的太阳辐射的影响研究

在晴空（无云）的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市（北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都）,利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定量分析晴空条件下大气污染指数（AQI）与地表太阳总辐射、散射辐射的关系。结果表明：1）大气污染会降低清晰度指数,增加散射系数,对于地表太阳总辐射有衰减作用,对于散射辐射有增强作用。2）2014—2020年,大气污染（AQI>100）使得晴天地表太阳总辐射的年衰减总量和相对衰减量（共7 a）较大的是北京（212.40 MJ/m²,4.01%）、沈阳（184.16 MJ/m²,3.00%）、上海（123.80 MJ/m²,4.37%）和武汉（106.36 MJ/m²,3.04%）,而成都（58.03 MJ/m²,3.82%）和广州（18.76MJ/m²,0.96%）的衰减总量较小。3）大气污染（AQI>100）使得晴天散射辐射的年增加总量和相对衰减量分别是北京256.64 MJ/m²（12.96%）、沈阳134.45 MJ/m²（7.10%）、武汉22.62 MJ/m²（1.36%）、成都43.40 MJ/m²（9.71%）、上海94.74 MJ/m²（8.25%）和广州37.79 MJ/m²（5.90%）。     

Li2CO3-Na2CO3-K2CO3相图的理论预测

熔盐是一种重要的聚光太阳能系统传热流体,多元熔盐混合是满足实际需求的有效方法,而熔盐混合物的相图是其筛选的主要因素之一.该文基于热力学原理及吉布斯自由能对Li2CO3-Na2CO3-K2CO3的相图进行预测与计算,结果显示:该熔盐混合物的共晶点为421.2℃,Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的质量分数分别为25....     

秸秆燃烧过程中KCl分压蒸发模型的建立与应用

为了研究秸秆燃烧中钾（K）类无机物的逸出特性,计算其逸出速率,利用X射线荧光能谱仪（XRF）和X射线衍射仪（XRD）分析玉米秸及其低温灰中K的化学形态,利用同步热分析仪（STA）研究秸秆及其灰中主要K类无机物在高温过程的逸出特性,建立KCl在多孔介质中逸出和在熔融相中分压的蒸发模型,并应用模型计算秸秆灰中KCl的蒸发速率。结果表明：秸秆低温灰中的K主要以KCl、K₂SO₄形态存在,两者约占灰总量的13%;常用燃烧温度下,KCl主要以蒸发形式逸出;KCl与K₂SO₄的共熔,可降低KCl在熔融相中的蒸气压;秸秆灰中KCl蒸发速率的计算值与实验值吻合良好。     

Hydrogen production by biomass gasification in supercritical or subcritical water with Raney-Ni and other catalysts

Gasification of peanut shell, sawdust and straw in supercritical or subcritical water has been studied in a batch reactor with the presence of a series of Raney-Ni and its mixture with ZnCl₂ or Ca(OH)₂. The main gas products were hydrogen, methane, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide. Different types of Raney-Ni, containing different metal components such as Fe, Mo or Cr, have different influences on the gasification yield and hydrogen selectivity. The catalysis effect can be improved obviously by adding ZnCl₂ or Ca(OH)₂. Increasing the reaction temperature or adding ZnCl₂ and Ca(OH)₂ could improve the mass of H₂ in gas products and reduce the mass of CH₄ and CO₂ at the same time. The possible mechanism is that ZnCl₂ can decompose the biomass particle by accelerating cellulose hydrolyzation in high-temperature water, increasing more specific surface to admit catalysts, while Ca(OH)₂ can absorb CO₂ to produce CaCO₃ deposit, which can drop out from the reactant system, and which will drive the reaction to get more hydrogen. With respect to the biomass conversion to gas product and selectivity of H₂ at low temperature, the series of Raney-Ni has shown many advantages over other catalysts; thus, this kind of catalyst has great potential to be utilized in the hydrogen industry for the gasification of biomass.     

Optimization of process parameters for preparation of powdered activated coke to achieve maximum SO2 adsorption using response surface methodology

Powdered activated coke (PAC) is a good adsorbent of SO₂, but its adsorption capacity is affected by many factors in the preparation process. To prepare the PAC with a high SO₂ adsorption capacity using JJ-coal under flue gas atmosphere, six parameters (oxygen-coal equivalent ratio, reaction temperature, reaction time, O₂ concentration, CO₂ concentration, and H₂O concentration) were screened and optimized using the response surface methodology (RSM). The results of factor screening experiment show that reaction temperature, O₂ concentration, and H₂O (g) concentration are the significant factors. Then, a quadratic polynomial regression model between the significant factors and SO₂ adsorption capacity was established using the central composite design (CCD). The model optimization results indicate that when reaction temperature is 904.74°C, O₂ concentration is 4.67%, H₂O concentration is 27.98%, the PAC (PAC-OP) prepared had a higher SO₂ adsorption capacity of 68.15 mg/g while its SO₂ adsorption capacity from a validation experiment is 68.82 mg/g, and the error with the optimal value is 0.98%. Compared to two typical commercial activated cokes (ACs), PAC-OP has relatively more developed pore structures, and its S_BET and V_tot are 349 m²/g and 0.1475 cm³/g, significantly higher than the 186 m²/g and 0.1041 cm³/g of AC1, and the 132 m²/g and 0.0768 cm³/g of AC2. Besides, it also has abundant oxygen-containing functional groups, its surface O content being 12.09%, higher than the 10.42% of AC1 and 10.49% of AC2. Inevitably, the SO₂ adsorption capacity of PAC-OP is also significantly higher than that of both AC1 and AC2, which is 68.82 mg/g versus 32.53 mg/g and 24.79 mg/g, respectively.     

下吸式生物质气化炉热力学平衡模型研究

建立下吸式生物质气化炉热力学平衡模型,该模型包括焦炭、焦油和气体,并用已公布的实验数据对模型进行验证,均方根（RMS）在1.304~3.814之间,结果表明该模型的预测值与实验数据吻合较好,可认为模型可靠。然后模拟棉秆在下吸式生物质气化炉中以空气和富氧气体2种气化氛围下,不同操作参数(当量比、预热温度和气化炉反应温度)下对棉秆气化的气体组分、热值和产率的影响。模拟结果表明：富氧气体为气化剂时,当量比从0.20增至0.35时,气体中N₂含量比空气显著下降,达10%以上,同时发现能提高气体中H₂和CO的含量和热值,热值比空气提高约20%。预热温度对气化成分变化影响有限,随预热温度从30 ℃变化到130 ℃,气体的平均热值从空气的5.2 MJ/m³提高到富氧气体的7.0 MJ/m³。随气化炉内反应温度从750 ℃升至1250 ℃,空气和富氧气体2种气化剂下的H₂和CO分别从20.94%、26.84%和21.77%、28.67%下降到4.06%、9.12%和10.49%、21.60%,导致气体的热值降低。     

Synthesis and characterization of KOH/boron modified activated carbons from coal and their hydrogen sorption characteristics

Activated carbons from bituminous coal taken from the area of Zonguldak Kilimli region in Turkey were synthesized by chemical activation using a mixed combination of KOH and as a boron source borax decahydrate. The modification process consists of chemical activation of the demineralized coal with KOH (KOH/coal:4/1) and various concentrations of borax decahydrate solutions (0.025–0.1 M). Textural properties such as surface area and pore structure were studied by volumetric methods using N₂ adsorption data at 77.4 K (P/P₀ = 0–1). The samples obtained have high microporosity, in the form of irregular structures. The EDAX spectra indicate that Boron heteroatoms are attached to surface of AC41, and as BDH concentration increases from 0.025 M to 0.1 M, higher atomic percent of boron is accumulated at the surfaces. AC41 exhibits amorphous structures, whereas BDH modified AC41 consists of predominantly amorphous structure and disordered graphitic carbon. Among the synthesized boron modified samples, the highest surface area, total pore volume and average pore diameters were found for the 0.025 M_BDH-AC41 sample. As the BDH concentration increases, the volume of N₂ adsorbed decreases. Surface area of CC and AC41 samples were 52.62 and 2228 m²/g, respectively, whereas surface area of the boron modified samples were found in the range of 2190–2704 m²/g. Hydrogen sorption capacities of the KOH/boron modified samples were found in the range between 2.08 and 3.74% wt. Hydrogen sorption capacity of AC41 obtained was 4.11% wt. Increasing boron concentration resulted in the decrease of hydrogen sorption capacities. Boron modified activated carbons were prepared successfully from coal samples by chemical activation using a mixed combination of KOH and BDH.