微波辅助定向裂解稻壳炼制糠醛及醋酸的研究

为探索低污染、低成本的糠醛和醋酸快速制取工艺,以稻壳为研究对象,采用自行设计的稻壳高效炼制微波设备,以两步法裂解稻壳进行制取糠醛和醋酸的试验研究。在第一步裂解中使用较低的微波功率有利于提高醋酸的转化率;在第二步裂解中适当提高微波功率,使稻壳充分裂解,从而生成更多的糠醛。采用高效液相色谱仪(HPLC)测定糠醛和醋酸的含量,为糠醛和醋酸的进一步精炼提供参考。研究表明,采用两步裂解法,既避免较低功率时糠醛转化率不高,又避免使用较高功率时醋酸转化率不高的两难情况,为稻壳的转化利用提供一条新的途径。     

稻壳快速热解制备生物油条件探索及产物分析

以稻壳为原料,通过流化床快速热解的方式制备生物油。初步考察了螺旋进料速率对流化床反应参数的影响。当进料速率由 4 kg/h 提高至 5 kg/h 时,床层温度明显下降,床层压差明显增加,燃气流量也明显增加,表明热解产物更多地发生了二次裂解反应。采用GC-MS对快速热解所得生物油的组成进行分析,采用TG-DSC考察生物油的热稳定性,表明在250~400℃ 之间,出现较强的放热现象,缩聚现象严重,并对其重要的燃料性能进行表征,pH值2.33,水分 24.0%,热值 16.3 MJ/kg,密度 1.17 g/mL,黏度 45 mm²/s(30℃)。     

稻壳热解和生物油精制的研究

在一个间歇给料的流化床反应器中热解稻壳生产生物油,热解温度范围为450-650℃.在500℃,生物油的最大产量为53.8%.用色质联机研究了生物油的化学成分,确定了生物油的元素组成、密度、pH、黏度和热值.研究了生物油与柴油的乳化油的比例和理化特性,结果表明乳化方法是一种实用的生物油利用途径.     

复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油研究

针对传统生物质微波热解体系单纯追求升温快而引起部分热点负效应,导致挥发分发生二次裂解的现象,使用复合微波吸收材料辅助生物质微波裂解制取生物油,并比较不同复合微波吸收材料的升温曲线及其对热解产物分布和生物油组成的影响。结果表明,复合微波吸收材料的加入能够改变生物质的微波升温行为,其中SiC/Fe3O4具有较高的炭化温度,保留了更多的中间产物。当SiC和Fe3O4以8∶2的比例混合、热解温度为650℃、加热功率为600 W的条件下,得到的生物油收率高达46.8%,而且生物油中呋喃类、醚类、酮类含量显著提升。     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500>M500>G700>G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO^-等官能团的强度则增加。     

稻壳生物炭/过硫酸盐降解水中四环素的研究

以稻壳为原料,制备了稻壳生物炭,并运用FTIR、XRD等进行表征,详细研究了稻壳生物炭/过硫酸盐体系对水中四环素的去除效果和机制,并对四环素降解过程进行了动力学分析。结果表明,制备的稻壳生物炭对过硫酸盐具有良好的活化性能,能协同过硫酸盐实现四环素的高效去除。稻壳生物炭/过硫酸盐体系对四环素的去除率显著高于单一生物炭、过硫酸盐体系和活性炭/过硫酸盐体系。稻壳生物炭/过硫酸盐体系降解100 mL浓度10 mg/L四环素的最佳工艺条件为：生物炭投加量3 g/L,过硫酸盐投加量12 mmol/L,反应温度60℃,初始溶液pH为5.5,反应时间为120 min。该条件下,四环素的去除率达93.9%。FTIR证实,制备的稻壳生物炭表面富含羟基、羧基等含氧官能团,可活化过硫酸盐产生更多硫酸根自由基。此外,水中共存阴离子对降解过程存在不同程度的抑制作用。动力学分析表明,四环素降解过程符合一级反应动力学模型;自由基猝灭实验证实,反应体系主导自由基为硫酸根自由基。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

微波辅助下固体酸催化剂对稻壳热解油的催化加氢

微波辅助下,以甲醇为溶剂的固体酸催化剂对稻壳热解油的催化加氢,采用Gc/MS分析稻壳热解油催化前后正己烷萃取物.结果表明:稻壳生物油中的化合物十分复杂,主要成分为酮、酚、醛、酸和酯等含氧化合物;在固体酸催化下,酮和酚的含量大大降低;同时,稻壳热解油催化后正己烷的萃取物中的化合物种类也有所增加;微波辅助下,固体酸催化剂对...     

稻壳灰的制备及其对地聚物力学性能的影响

以稻壳为原料,研究稻壳在不同酸预处理条件和不同煅烧条件下制备得到的稻壳灰在表观性能、元素成分、反应活性、物相结构和微观结构等方面的特性差异及其对偏高岭土基地聚物力学性能的影响,确定稻壳灰最佳制备条件。结果表明,盐酸预处理会显著提高稻壳灰中无定形SiO₂的纯度,高达98.354%(质量分数)。经酸预处理的稻壳在550 ℃下煅烧60 min即可煅烧完全,稻壳灰反应活性最高。酸处理后的稻壳灰使地聚物的孔隙结构更加致密,550 ℃稻壳灰地聚物(10%(质量分数)稻壳灰+90%(质量分数)偏高岭土)28 d抗压强度最高,达53.3 MPa。通过综合影响分析,得到稻壳灰的最佳制备条件为:经2.5%(质量分数)盐酸溶液浸泡1 h后,550 ℃煅烧1 h。     

碳酸钾对生物焦水蒸气气化性能的影响

以落叶松炭、椰壳活性炭为原料,在微波固定床水蒸气气化装置上考察了碳酸钾添加方式和添加量对生物焦水蒸气气化性能的影响.结果表明:与传统的浸渍法相比,机械混合法操作简单,具有更高的水转化率、碳转化率、合成气产率、氢气产率,且气化气中合成气的占比更高.在生物焦催化气化过程中存在饱和K2CO3添加量,水蒸气气化反应活性越低的生...     

丙胺溶液水热液化海藻残渣及产物生物油分析

使用丙胺溶液对裙带菜孢子叶残渣进行水热液化,分析了水热液化后生物油、水溶性物质和固体残渣的成分。在丙胺浓度1.5 mol·L^-1、反应温度240℃、料液比1：10的条件下得到生物油的最大产率为39.81%（质量）。生物油通过GC-MS和FT-IR进行分析,结果表明成分包含醇类、烷类、酯类、酸类、酚类和酰胺类等,并存在C=C、C=O、O-H等化合键。水溶性物质通过HPLC和GC-MS进行分析,结果表明主要产物为酸类物质。固体残渣通过XRD进行分析,结果表明水热液化后纤维素的结晶度降低。最后对丙胺进行回收,在温度100℃条件下回收率达到92.56%。     

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu2+性能

以稻壳为原料制备生物炭,利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为RHC和MRHC。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。分析表明,改性炭孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以氧化物颗粒状存在于生物炭表面。将改性前后的稻壳生物炭制成电极,测试其电化学性能。结果表明,与未改性生物炭相比,改性后的炭电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3（乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的改性生物炭）比表面积为495 m2/g,孔容为0.214 cm3/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其电容保持率为92.16%。将MRHC-0.3电极用于电吸附Cu2+实验,发现在0.9 V,pH为5时吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V,pH为5,Cu2+初始质量浓度为50 mg/L时,去除率可达63.82%。     

水浸法生产明矾废物综合治理及利用的工艺探讨

为治理和综合利用水浸法生产明矾过程中所产生的矾烟、矾浆等污染物,实验探讨采用氢氧化钾溶液处理的新工艺。     

活性焦酸浸废液残渣的回收及成分分析

对活性焦酸浸废液进行蒸发处理,分别回收粗盐酸和固体残渣,并研究固体残渣的成分。结果表明:蒸发工艺可以有效分离出粗盐酸和固体残渣,固体残渣中主要含有硬石膏、硫复铁矿、AlCl_3·6H_2O等。对残渣进行煅烧处理,可以有效降低其中的硫和氯元素的含量,获得主要由硬石膏、赤铁矿和Al_2O_3组成的混合物。该蒸发回收工艺在避免废水产生的同时,还可以变废为宝,降低成本。     

定量分析稻壳生物炭不同组分对水体中铅和镉的吸附贡献

为了定量描述生物炭中有机与无机组分对Pb²⁺和Cd²⁺吸附贡献率,采用慢速热解法在不同温度下制备稻壳生物炭(Biochar,BC),并分别经水洗、酸洗处理去除水溶性组分(Water-soluble Matter,WM)和酸溶性组分(Acidsoluble Matter,AM),通过批量试验,定量计算不同组分对Pb²⁺和Cd²⁺吸附的贡献率。吸附动力学和等温吸附结果表明稻壳生物炭主要依靠化学吸附去除Pb²⁺和Cd²⁺。生物炭不同组分对Pb²⁺的吸附贡献率大小依次为WM(44.0%～54.5%)>AM(28.5%～31.0%)>OM(14.5%～27.6%),对于Cd²⁺则是WM(49.0%～61.0%)>AM(25.9%～29.0%)>OM(13.1%～22.0%),说明无机组分控制了Pb²⁺和Cd²⁺吸附过程,其中离子交换和表面沉淀是稻壳生物炭吸...     

生物油中有机酸的去除及利用进展

生物质快速热裂解制取的生物油是燃料和化学品的重要来源。本文介绍了生物油中有机酸的存在形式、形成机理以及生物油中有机酸的去除方法和利用研究进展,分析了各种方法的优缺点以及目前面临的主要问题。总体来说,开发高效稳定的催化剂应用于催化酯化是去除生物油中有机酸以期获得高品质燃油的重点,而将有机酸在生物油中直接转化为高附加值化工品是较为理想的有机酸利用方式。     

液化残渣中灰分对型焦强度的影响及机理分析

为了探究液化残渣中灰分对型焦抗压强度的影响,分析了液化残渣与低变质粉煤制备的型焦抗压强度及产品收率的变化情况,并利用热重分析、红外分析对产品进行了检测。结果表明,液化残渣起到黏结剂的作用,灰分是焦炭中的有害物质,通过对比脱灰前后的DCLR与SJC制备的型焦,其抗压强度有较大的差异,差值最大可达200 N;煤直接液化残渣中含有大量的氢键,其在热解的过程中会起到供氢的作用,形成挥发分,使失重量增加,从而导致焦收率减小,而焦油和热解气体的提高,对于液化残渣和低变质粉煤的综合利用具有重要的意义。     

生物质焦与煤焦及煤灰的流化特性研究

在φ 115 mm×1 000 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中,对生物质焦、煤焦、煤灰及其混合颗粒的流化特性进行了实验研究.实验结果表明,单一生物质焦颗粒不能正常流化,煤焦和煤灰颗粒可以很好地流化.当煤焦和生物质焦混合颗粒中生物质焦颗粒的质量百分比小于33%时,两者混合颗粒可以达到较好的流化状态,煤焦和生物质焦双组分混合颗粒的最小流化速度随生物质焦质量百分比的增加而减小.生物质焦和煤焦的混合体系中添加煤灰,流化质量可进一步提高,生物质焦、煤焦和煤灰三组分混合颗粒的最小流化速度随着煤灰质量百分比的增加而增大.双组分和三组分混合颗粒的最小流化速度和经验公式预测结果具有良好的一致性.     

生物质微波热解产生物油的影响因素研究进展

生物质作为可再生资源具有低成本、分布广泛且易得等优点,生物质能的开发利用可有效缓解能源压力,减少环境污染。微波热解技术是生产燃料油和高附加值化学品的有效方法之一,与传统的热解相比,微波热解具有加热速率快、均匀性好、选择性加热、节能与易于控制等优点。在简单分析微波热解产物分布的基础上,详细综述了近年来微波热解生物油产率的影响因素,主要包括热解温度、功率、吸波剂、催化剂、原料预处理、加热时间、原料性质和物料尺寸等因素;最后,总结和展望了微波技术在生物质催化热解制备生物油领域应用中存在的问题、解决途径和发展前景。     

响应面法优化竹材热裂解制备生物油的工艺研究

为了提高竹材生物质流化床快速热裂解制备生物油产率,利用响应面法优化其最佳工艺条件.试验选择热裂解温度(450～550℃)、气相停留时间(1.5～2.5 s)和物料粒径(0.18 ～0.22 mm)三因素作为独立变量,采用中心组合设计建立模型和考察上述因素对生物油收率的影响.结果表明三因素对生物油收率具有显著影响而它们之间的交互作用均不显著.依据所得到的模型,在各因素设定范围内获得的最佳工艺条件为:热裂解温度519.0℃、气相停留时间2.1s、物料粒径0.18mm,生物油理论收率为58.17％.在该条件下进行的三次重复试验,竹材生物油的实际平均收率为57.85％,与模型预测值58.17％无显著差异.响应面法简便、高效,优化结果能给生物质流化床快速热裂解制备生物油制备工艺提供一定的参考.