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酸催化生产生物质炭技术简介
人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面,目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源,但矿物燃料是有限的,不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计,全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨,含能量达3×1018 千焦,可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍;生成的可利用干生物质约为1700 亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨,约占其总产量的0.76%,生物质资源开发利用潜力巨大。据测算,我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右,是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富,但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重,如秸秆等农业废弃物在田间焚烧,林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃,食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋,这不仅污染了环境,还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料,在能源领域利用可以直接作为燃料使用,可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端,同时相对于燃煤可以减少硫排放,从而减少对环境的污染,但目前制造成本高,只有在特定的场合才使用,目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度,在环保领域对重金属良好的吸附性能,因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高,因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为:热分解法,微波炭化法,水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法,热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭,一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭,随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化;化学活化则采用化学物质如NaOH,ZnCl2,KOH, K2CO3等在600~11000C下活化,得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长,反应耗能大,传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动,使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量,继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制,过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强(下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热,实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下,同时反应时间长,因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源,同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景,尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长,分解温度高,造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化,无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法,采用酸催化直接将生物质分解及炭化,并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程,吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物,酸进行循环利用,实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上,得率达到50%以上,从而降低生物质炭的制造成本,拓宽其应用范围。二.技术路线酸催化生产技术路线见下图,生物质粉碎后,采用一定酸浸湿润,干燥后进行炭化及活化,控制在4000C下炭化完全冷却,炭化活化过程进行酸回收并返回使用,炭化完全后冷却,加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三.技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化;粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计;技术指标生物质炭得率大于50%;生物质炭的碳含量高于80%;生物质炭燃烧后的灰分小于5%;生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四.经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算,原材料及处理成本约1500元/吨;按年生产1万吨计算,年效益为=(3000-1500)x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺,大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本,因此经济效益非常显著,如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。
清华大学 2021-04-13
一种催化分解磷石膏的方法
本发明涉及一种催化分解磷石膏的方法。其技术方案是:按磷石膏和炭化稻壳的质量比为(20——1)︰1,将磷石膏和炭化稻壳混合均匀,制得混合料。再将所述的混合料放入管式炉中,在600——900℃条件下进行催化分解反应,反应时间为60——180min,反应得到的二氧化硫气体直接制硫酸,反应得到的固体产物为活性石灰、或为硅酸钙、或为活性石灰和硅酸钙。其中:所述磷石膏的粒度为0.175——0.043mm,磷石膏的CaSO4为70——95wt%;所述炭化稻壳的粒度为0.175——0.043mm,炭化稻壳中:C为10——80wt%,SiO2为19——89wt%。本发明不仅能有效降低反应温度、加快反应速度、减少能耗和降低生产成本,且能实现对固体产物成分的精确控制。 (注:本项目发布于2014年)
武汉科技大学 2021-01-12
低介低损耗LTCC微波介电材料及流延技术
成果描述:我们研发的低介低损耗LTCC微波介质材料主要参数满足: 烧结温度:900度 介电常数:5.8~6.5可调 Qf:≥50000市场前景分析:该材料可广泛应用于各种LTCC天线、滤波器等微波集成器件领域和LTCC集成模块的封装领域,市场前景非常好。与同类成果相比的优势分析:目前国内还没有该类型的产品问世,相应研究所和企业主要是购买国外的Ferro公司的A6材料。由于A6材料价格昂贵,且主成分为玻璃体系,限制了其推广和应用。本成果材料主要为陶瓷体系,与LTCC工艺的兼容性很好,且成本低廉,优势明显。
电子科技大学 2021-04-10
物联网终端设备低延时计算卸载通信节能技术
本技术设计了高效功率控制算法,实现了低功耗低延时的无线传输。同时,由于计算任务在数据量和计算量上的差异,本技术实现合理高效的卸载决策,利于有效降低计算延时。可以为未来的通信网络中,计算卸载物联网设备通信节能提供底层的技术支持。
东南大学 2021-04-11
大视场低畸变高分辨率全景视觉系统
复旦大学 2021-04-10
气化水煤浆提浓及低变质煤制备高浓度水煤浆技术
西安科技大学化学化工学院 2005 年开始就对我国低变质煤制备高浓度水煤浆以及气化水煤浆提浓技术进行研究,研究成果经企业的初步验收取得了良好的效果,粒度优化级配工艺装置已成功实施。并将取得良好的经济和社会效益。
西安科技大学 2021-04-11
低信噪比下任意波形的微弱信号检测方法及系统
小试阶段/n在强噪声背景下进行微弱信号检测, 在现代无线通信、传感器与机械设备检测等领域应用广泛,常用的检测方法有相关检测、频谱分析等。对微弱信号而言,直接通过波形采集进行频谱分析是不合适的,同时,传统的相关运算采用的参考信号为方波波形,这仅仅适合固定频率的微弱信号检测,且由于方波信号存在丰富的谐波成分,对低频微弱信号的检测存在干扰;同时由于参考频率误差、参考信号相移误差,难以获取准确的被检信号参数,以及被检信号的重建输出。。 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中通过方波波形的参考信号难以获取准确的被检信号参数,无法进行被检信号的重建输出的缺陷,提供一种可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大的微弱信号检测方法及系统。本发明公开了一种低信噪比下任意波形的微弱信号检测方法及系统,其中系统包括:低噪放大器、锁相环、微处理器、数字频率合成器和运算模块,通过模拟锁相环工作锁定待检微弱信号的频率,利用微处理器测量该锁相环的输出频率,并根据该频率值控制直接数字合成电路产生同频信号,该信号作为相关检测所需的参考信号。运算模块采用乘法器和积分电路实现相关检测,通过步进调整参考信号的相位,使互相关值最大,获得与被测信号同频同相的再生信号,从而实现微弱信号的检测与放大。本发明在低信噪比条件下,具有较好的线性测量特性和较高的准确度,可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大。。支持额度:。50。万元。承接单位:。湖北省。项目进展:。在强噪声背景下进行微弱信号检测, 在现代无线通信、传感器与机械设备检测等领域应用广泛,常用的检测方法有相关检测、频谱分析等。对微弱信号而言,直接通过波形采集进行频谱分析是不合适的,同时,传统的相关运算采用的参考信号为方波波形,这仅仅适合固定频率的微弱信号检测,且由于方波信号存在丰富的谐波成分,对低频微弱信号的检测存在干扰;同时由于参考频率误差、参考信号相移误差,难以获取准确的被检信号参数,以及被检信号的重建输出。 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中通过方波波形的参考信号难以获取准确的被检信号参数,无法进行被检信号的重建输出的缺陷,提供一种可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大的微弱信号检测方法及系统。本发明公开了一种低信噪比下任意波形的微弱信号检测方法及系统,其中系统包括:低噪放大器、锁相环、微处理器、数字频率合成器和运算模块,通过模拟锁相环工作锁定待检微弱信号的频率,利用微处理器测量该锁相环的输出频率,并根据该频率值控制直接数字合成电路产生同频信号,该信号作为相关检测所需的参考信号。运算模块采用乘法器和积分电路实现相关检测,通过步进调整参考信号的相位,使互相关值最大,获得与被测信号同频同相的再生信号,从而实现微弱信号的检测与放大。本发明在低信噪比条件下,具有较好的线性测量特性和较高的准确度,可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大。。项目基本内容:。在强噪声背景下进行微弱信号检测, 在现代无线通信、传感器与机械设备检测等领域应用广泛,常用的检测方法有相关检测、频谱分析等。对微弱信号而言,直接通过波形采集进行频谱分析是不合适的,同时,传统的相关运算采用的参考信号为方波波形,这仅仅适合固定频率的微弱信号检测,且由于方波信号存在丰富的谐波成分,对低频微弱信号的检测存在干扰;同时由于参考频率误差、参考信号相移误差,难以获取准确的被检信号参数,以及被检信号的重建输出。 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中通过方波波形的参考信号难以获取准确的被检信号参数,无法进行被检信号的重建输出的缺陷,提供一种可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大的微弱信号检测方法及系统。本发明公开了一种低信噪比下任意波形的微弱信号检测方法及系统,其中系统包括:低噪放大器、锁相环、微处理器、数字频率合成器和运算模块,通过模拟锁相环工作锁定待检微弱信号的频率,利用微处理器测量该锁相环的输出频率,并根据该频率值控制直接数字合成电路产生同频信号,该信号作为相关检测所需的参考信号。运算模块采用乘法器和积分电路实现相关检测,通过步进调整参考信号的相位,使互相关值最大,获得与被测信号同频同相的再生信号,从而实现微弱信号的检测与放大。本发明在低信噪比条件下,具有较好的线性测量特性和较高的准确度,可实现任意波形的微弱信号自动检测和再生放大。
武汉工程大学 2021-04-11
一种高增益低副瓣的毫米波封装天线
本发明公开了一种高增益低副瓣的毫米波封装天线,包括引线框架,引线框架上设有毫米波IC芯片和毫米波天线,毫米波IC芯片与毫米波天线之间实现高频互连,还包括封装罩,封装罩将毫米波IC芯片与毫米波天线密封在引线框架内,毫米波天线包括辐射单元,封装罩上对应毫米波天线辐射单元的位置处设有喇叭状凹槽,喇叭状凹槽的槽壁表面被金属覆盖。本发明通过在封装罩上设计喇叭状凹槽,能够有效提升天线的增益,降低天线的副瓣电平,并且不影响回波损耗性能,从而能够实现小型化、低成本和高性能的毫米波封装天线。
东南大学 2021-04-11
一种低苦味胡柚果蜜茶饮料的制造方法
研发阶段/n本发明涉及一种低苦味胡柚果蜜茶饮料的制造方法,以胡柚全果为原料,先将胡柚外表皮进行清洗和脱苦处理,再将果皮和果肉分离,果皮切丝后进一步进行脱苦处理,果肉经去囊衣、打浆后与果皮按比例混合,再添加甜味剂,酸味剂,胡萝卜泥,脱苦剂,稳定剂等。然后经浓缩、装罐、密封、杀菌、冷却等工艺过程,生产出合格的产品。本发明没有采取去除胡柚中的苦味物质的方法,而是采用合理的工艺条件和配方设计,特别是两次脱苦工艺,有效降低了苦味的浓度,使产品具有良好的口感并较好的保留了胡柚中的营养物质和和生物活性物质。
湖北工业大学 2021-01-12
一种猪皮胶原蛋白及低油挤压糕点
研发阶段/n一种猪皮胶原蛋白及低油挤压糕点。该猪皮胶原蛋白由包括以下步骤的方法制备得到:将猪皮于水中浸泡后去掉内层的油脂,然后于碱溶液中进行二次浸泡,取出后于水中漂净;利用超临界CO2技术萃取出剩余油脂,得到固体物;将固体物与木瓜蛋白酶和/或Alcalase蛋白酶、无菌盐水混合,进行酶解;将酶解后的产物通过超滤膜,收集上层产物,并将上层产物在液氮环境下粉碎后得到所述猪皮胶原蛋白。本发明通过将猪皮胶原蛋白加入到挤压糕点原料中,可降低传统挤压糕点成品拌料时的油脂含量。同时,添加猪皮相对于拌料时加入食用油
武汉轻工大学 2021-01-12
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