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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
技术需求:表面镀硬络的生产工艺
为了提高液压油缸表面光洁度,在实际生产中,一般采用表面镀硬络的生产工艺。可移动海水养殖网箱固桩油缸在研发过程中,由于海水腐蚀性强,维修不便等特殊工况,对表面镀层的要求很高,特别是附着力、耐腐蚀性等指标要求更高。二、为了提高油缸的美观度以及耐腐蚀性,油缸表面一般采用喷漆工艺。在可移动海水养殖网箱固桩油缸实际研发过程中,由于海洋作业环境海风侵蚀、海水锈蚀以及阳光照射等特殊工况,油漆更易剥落,影响使用寿命。三、液压油缸属于执行原件,需要一整套系统(包括泵、阀)保证独立完成作业任务。不同于陆地作业,在海洋作业中,为了保证正常作业,对于油路走向、系统设计要求更高。四、液压油缸的密闭性是保证油缸正常作业的关键技术,直接关系到油缸的性能和使用寿命。传统生产加工中,对于缸体的精加工一般使用磨床、以及抛光工艺增加缸体的光洁度。但是在海洋作业中,由于海水压力,对油缸的密封性提出了更高的要求,这一方面要采用功能强大、密封性好、使用寿命更长的密封原件,另一方面就是要通过精加工提高缸体的光洁度。
山东万通液压股份有限公司 2021-08-24
酯化生产过程的色值调控技术
色值是树脂、聚酯多元醇以及增塑剂等产品的重要技术指标,直接影响产品的价格和应用领域。影响产品色值的因素较多,包括原料质量、催化剂、反应温度等。本技术从过程变色反应机理出发,设计开发了酯化生产过程的色值调控系列产品。其中,部分产品作用于反应过程,可有效抑制反应过程中变色反应的发生;部分产品可用于一定色号产品的后处理过程,有效去除显色基团,降低产品色号,提高产品质量。
华东理工大学 2021-04-13
糠醇生产中2-甲基呋喃提取技术
2-甲基呋喃是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于医药、农药等方面。在糠醇生产过程中,副产物2-甲基呋喃一般占糠醇产量的1~2%,而现有的工艺往往将其作为低沸物脱除,造成真空泵循环水或大气严重污染,而且存在安全隐患。经过潜心研究,本技术实现了从糠醇生产中2-甲基呋喃的高效提取,产品无色透明,纯度≥99.5%,经济效益十分显著。 对于年产30000吨的糠醇装置,每年可提取2-甲基呋喃约300吨,设备投资仅100万,仅此一项,每年可产生效益近1000万元,经济性十分显著。主要设备包括:萃取釜、精馏塔等。
华东理工大学 2021-04-13
枯草杆菌高效生产四甲基吡嗪技术
该技术利用具有自主知识产权的四甲基吡嗪高产枯草杆菌,通过有效的发酵 控制策略,提高四甲基吡嗪内源前体乙偶姻的积累,并建立了乙偶姻发酵偶联四甲基吡嗪非酶促合成的两步法工艺,四甲基吡嗪生产水平达到目前国际领先水平;采用减压蒸发、低温结晶等技术方式对四甲基吡嗪进行提取纯化;所得产品具有天然等同度,并在产品纯度、风味贡献度等方面相比化学合成四甲基吡嗪具有明显优越性。 创新要点 采用的四甲基吡嗪高产菌株具有自主知识产权;四甲基吡嗪两步法工艺具有工艺简单、成本低廉、环境友好等特性。 
江南大学 2021-04-11
传统食品工业化生产及保鲜技术
①粽子生产技术开发 从米浸泡、馅料处理、裹粽流水线、连续煮粽机、凉粽线、自动真空包装、连续灭菌设备,均实现机械化、连续化,大幅降低了人工成本,保障了标准化的产品质量,并在生产线配套了油水分离回收系统,实现了清洁化生产。 ②米线生产技术开发 从米浸泡、去石、粉碎、挤压熟化、老化、蒸制、二老化、分段干燥、分切、包装,均实现了流水线机械化,节约了大量劳动力,也节约了大量能耗,产品质量标准、稳定。 食品保鲜技术简介 开发出保鲜粽,常温下可放置 20 天,品质基本不变;运用栅栏技术开发出保鲜湿米线,保质期可达 6 个月;这两个技术都可以与粽子、米线生产流水线相结合。 
江南大学 2021-04-11
控糖保健食品与药品新资源开发
毛蕊花糖苷是一种控糖疗效非常 优良的α-葡萄糖苷酶抑制剂。本技术成果通过筛选、诱导获 得一株β-葡萄糖苷酶高产菌株,通过高效催化将松果菊苷转 化为毛蕊花糖苷,经萃取、分离,获得纯度超过50%及90%的 毛蕊花糖苷单体化合物。药理学研究表明,毛蕊花糖苷中试产 品对降低2型糖尿病模型小鼠空腹血糖值及提高胰岛素浓度和胰岛素敏感性效果显著;
中山大学 2021-04-10
AXL-天然保健降害卷烟添加剂
该课题是2001年8月列入国家烟草专卖局烟草科学研究与技术开发项目(计划文号:国烟科2001年第504号,合同号:110200101025)、2004年8月31日通过国家烟草专卖局鉴定的科研成果。内容是运用我国传统中医药学理论,通过从古、验方筛选出的数种天然植物,进行具有降焦降害、活血行气、祛风止痛和祛痰止咳等保健降害作用的生理活性精华物质提取工艺研究和配方筛选,研制开发出一种可应用于卷烟工业的新型天然植物卷烟添加剂—“AXL—天然保健降害卷烟添加剂”(简称AXL添加剂),建立了添加剂中主要生理活性成分定性和定量分析的方法,对AXL添加剂及其添加卷烟样品降低烟气的危害性进行了系统的化学分析和生物学评价,其技术的应用可以提升卷烟新产品的附加值,用技术的先进性赋予卷烟新产品的个性化,为消费者提供更多的选择,为企业的可持续发展提供有力的技术支撑。 1 降压作用 有效率为100%; 2镇咳作用 有效率90%以上,切对吸烟所致小鼠的肺损伤有较好的保护作用; 3降焦降害作用 焦油量减少1.4mg/支;一氧化碳减少1.4mg/支;烟碱减少0.19mg/支;烟草特有亚硝胺NNN和NAB的含量分别降低了40%和45%;苯并[a]芘的含量降低了20%。 4 卷烟中AXL添加量为6.9μg/kg、13.8μg/kg时,能明显提高实验动物大鼠血清中T-SOD活性和不同脏器中SOD活性。
武汉工程大学 2021-04-11
金银花发酵菌液系列保健饮料研制
金银花菌是2013年国家卫生部新批准的新资源食品原料,目前世界上尚无金银花菌发酵菌原液制成的制剂,本品不仅有广泛的抑菌、消炎作用,还有良好的调理肠胃的作用,能够改善肠道菌群,增强机体免疫力。已经完成金银花菌发酵液生产工艺优化、金银花菌质量标准研究,以及金银花菌液化学成分初步分析实验。已获金银花菌深层发酵生产工艺研究专利一项。
山东中医药大学 2021-05-07
生物降解及保健型口香糖
研发阶段/n目前国内外口香糖胶基大多数为橡胶材料和树脂胶基。这类胶基废弃之后具有很强的粘性,难以从地面、桌椅或其他公共场所、公共设施上清除,而且在自然界中难以降解(100年以上才能降解),因而产生一系列的环境污染。据媒体报道:2002年国庆节期间,北京市环卫局不得不出动十几万人次的清洁工,花费一周时间集中"清剿"天安门广场上的六十多万个口香糖残迹(据估计,清除一个口香糖残迹就要耗费一块多钱)。由此可见,如何有效地解决口香糖的污染问题已成为各级政府部门急需解决的一个难题。因此,需要研制一种废弃以后,能
华中农业大学 2021-01-12
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