干燥方法对木薯淀粉基碳气凝胶制备和吸附性能的影响

为研究干燥方法对淀粉基碳气凝胶的结构及吸附能力的影响,以木薯淀粉为碳源,采用常压干燥和冷冻干燥制备气凝胶,再将其高温碳化制备相应的碳气凝胶。利用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜和全自动物理/化学吸附仪对所制备的淀粉基气凝胶和碳气凝胶进行表征,并考察了淀粉基碳气凝胶对阳离子染料的吸附能力。研究结果表明,2种干燥方法制备的淀粉基气凝胶化学结构与晶体结构基本相同,但采用冷冻干燥制备的淀粉基气凝胶（SA-FD）成孔数量更多,所对应的淀粉基碳气凝胶（SCA-FD）具有更大的比较面积（887.4 m2/g）、孔容积（0.444 cm3/g）和更强的阳离子染料吸附能力,与常压干燥法相比更具优势。     

HDPE/硅烷偶联剂改性木质素复合材料的性能研究

为提高木质素与高密度聚乙烯（HDPE）的相容性,以乙烯基三乙氧基硅烷（TEVS）作为表面改性剂对木质素进行疏水化预处理,采用开炼-热压法制备高密度聚乙烯/乙烯基硅烷改性木质素（HDPE/TEVS-Lig）复合材料。研究TEVS对HDPE/TEVS-Lig力学性能的影响,TEVS-Lig对HDPE/TEVS-Lig的界面相容性、力学性能、熔融结晶性能和热稳定性的影响。结果表明：TEVS被成功引入木质素表面,颗粒均匀性显著提高。当TEVS含量为0.6%,HDPE/TEVS-Lig力学性能最优。当TEVS-Lig含量为3%,TEVS-Lig与HDPE两相界面呈连续相,拉伸强度以及断裂伸长率达到最优。随着TEVS-Lig含量的增加,HDPE/TEVS-Lig的熔融温度先升高后降低,而结晶温度和结晶焓整体上均提高。TEVS-Lig虽然降低了HDPE/TEVS-Lig的热稳定性,但能够提高HDPE/TEVS-Lig的残炭率。     

木质素基活性炭对染料废水中结晶紫的吸附研究

为研究生物质炭材料对染料结晶紫(CV)的吸附性能,以蔗渣造纸黑液中提取的酸不溶木质素为原料,KOH作为活化剂,制备了木质素基活性炭(LAC)。对其进行了孔结构表征,研究了LAC对CV的吸附机理。结果表明,当木质素与KOH的质量比为2:1,活化温度为850℃,活化时间为1 h时,制备的LAC的比表面积为2 039 m~2/g,孔容积为1.068 cm~3/g。LAC能有效吸附CV染料,其吸附服从准2级动力学模型,吸附以化学吸附为速度控制步骤;吸附等温线遵循Freundlich模型,属于非均匀的多层吸附;标准热力学参数吉布斯自由能ΔG~00、熵变ΔS~00、焓变ΔH~00,证明LAC对CV的吸附过程是一种自发进行的吸热过程,该吸附过程化学吸附为主,也存在一定程度的物理吸附。     

蔗渣碱法造纸黑液回收木质素的结构及其燃烧特性

以酸析法从蔗渣碱法造纸黑液中回收蔗渣木质素（BL）,通过红外光谱（FTIR）,核磁共振氢谱（¹H NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对其进行了表征。结果表明,BL主要由愈创木基丙烷单元（G）和紫丁香基丙烷单元（S）通过C-O、C-C键合方式连接而成,其分子量分布较宽,分子之间存在较大差异。通过热重分析法（TG）研究了BL的燃烧特性,结果表明BL的燃烧主要发生在300~500℃的阶段,在此过程中BL分子中的C-C键发生断裂形成挥发分和焦炭,并迅速燃烧,失重率超过80%。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线荧光光谱（XRF）研究了BL在300、600、900和1100℃燃烧灰渣（BLR）的微观形貌和元素组成,结果表明BL呈结实、饱满的颗粒状,而BLR则表现为多孔的疏松堆积体或规则的片状结晶颗粒。随着燃烧温度的升高,BLR中的Na和K质量分数逐渐减少,而其他元素质量分数变化不大。     

离子液体-水共溶剂作用下木质素转化为酚类物质的研究

以离子液体-水为共溶剂,磷钼酸铯为催化剂,对木质素进行降解制备酚类化合物。考察了共溶剂中水的加入量对木质素转化率及酚类物质选择性的影响;同时,考察了温度、催化剂质量分数及反应时间对木质素转化率和酚类物质选择性的影响。结果表明,在反应温度为180℃、催化剂质量分数为6%、离子液体质量为150 mg、水的用量为20μL、反应时间为100 min时,木质素的转化率及酚类物质收率均达到最大值,分别为87. 78%和20. 08%。GC-MS分析结果表明,降解产物中酚类物质主要包括二甲氧基苯酚、苯酚、4-乙基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚。     

波状细通道热沉熵产研究

基于锯齿形细通道热沉,提出一种波状细通道热沉,并采用CFD软件对3种细通道热沉进行模拟分析。结果表明,低进口流体Re数时,锯齿形细通道热沉的传热能力略高于波状细通道热沉。     

木质素基超高比表面积活性炭的制备及其吸附性能

以造纸黑液中提取的酸不溶木质素(AIL)为原料,K2CO3/尿素为活化剂,制备了多级孔结构的超高比表面积活性炭(SSAC),并对其进行了结构表征,研究了SSAC对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能。结果表明,木质素原炭(LC)呈质地致密、表面光滑的碎片状,仅存在孔径分布集中在0. 66 nm的微孔结构。SSAC则显示出孔洞丰富的3D泡沫状类珊瑚礁形态,为孔径分布集中于0. 69～1. 71 nm和3. 09～48. 6 nm的微-介孔共存的结构,且介孔数量随活化温度的提高而增加。其中,SSAC-900具有最大的比表面积(2 969. 97 m²/g)和孔容积(2. 018 cm³/g),可以有效快速地吸附MB阳离子染料。吸附等温线实验表明,Langmuir吸附等温线更适用于拟合SSAC对MB的吸附过程;吸附动力学分析显示,SSAC对MB的吸附行为符合准二级动力学模型。