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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
SO2和NH3尾气净化新技术
在化工及环保等领域中气液传质是重要的一个基本过程之一。气液传质在传统的气液传质设备如各种塔器和搅拌槽等在重力场下除与气液接触面的大小、气液流动状况、气液本身的物性因素等有关外,还与重力加速度g密切相关。Onda等关联了大量气液传质数据,分别提出了液相、气相传质系数的经验关联:液相传质系数,而气相传质系数与g无关。Vivian等通过对湿壁塔气体吸收过程的研究,Norman等利用溶质渗透理论,都导出。但在重力场中g是一个恒定的有限值,因此在重力场中,无论采用何种新填料,如何改进塔和釜的结构,改变气液进出口以及塔中的流动状况都不能从根本上大幅度提高传质效率。 70年代未,英国帝国化学公司(ICI)受美国宇航局在太空失重时传质不可能发生这一实验结果的启发,设计出了一种超重力新型传质设备—旋转填充床(Rotating Packed Bed, 简称RPB)。    RPB超重新型传质技术的问世将导致传质设备发生革命性的变化,它通过提高离心力,使重力场中的g转变为旋转加速度g/,这一加速度不再是常数,其大小由转速和床层结构决定,以突破重力场下g的限制而强化体积传质系数,又由于超重力场独特的操作方式,可以使填料的有效相界面积增大,最终使液相体积传质系数得以增大,从而大幅度提高传质速率。    本技术就是利用超重力场设备对脱硫技术难题进行了深入的研究,开发了超重力场脱除气体中二氧化硫、氨气技术。
武汉工程大学 2021-04-11
一种具有自洁功能的空气净化器
一种具有自洁功能的空气净化器,本实用新型涉及空气净化设备技术领域,左端盖和右端盖的中部均固定嵌设有微型电机;圆筒腔体内侧中部固定设置有离心风机;圆筒腔体包含内壁和外壁;内壁与外壁之间设有气道;圆筒腔体内部的两侧对称固定设置有滤网组件,滤网组件的两侧对称设有滤网支架;滤网支架的中部通过轴承穿设有转轴;转轴上从外至内依次设有金属滤网层、杀菌层、活性炭层和负氧离子层;金属滤网层靠近滤网支架的一侧设有毛刷;金属滤网层与杀菌层之间设有吸尘器嘴;圆筒腔体的底部固定设置有底座;底座内侧的上部活动插设有集尘盒,能够
安徽建筑大学 2021-01-12
多孔矿物纤维/ 植物纤维复合涂布空气净化材料
目前用于空气过滤的净化材料,主要以丙纶、涤纶纤维无纺布为主,其微观结构是以直径为50~100nm 、长 10~20µm 的纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气中悬浮颗粒(包含 PM2.5)的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔,存在着过滤性能与透气性相矛盾的问题,且无法有效解决。本项目采 用涂装技术将多孔矿物材料、矿物纤维材料与 ePTFE 纤维进行了复合,在多孔纤维的结点上担载了一定量多孔矿物或矿物纤维作为吸附活性中心,制备出具有吸附功能的纤维过滤材料,可实现对微细、 超微细颗粒过滤的同时产生吸附作用,这样即使存在较大的孔隙也能产生良好的净化作用,可有效解 决过滤性能与透气性相矛盾的问题。经过检测,本项目所制备的样品对空气中微细、超微细颗粒(以PM2.5 为例)具有很强的去除功能,且透气性良好。
北京工业大学 2021-04-13
高效节能机械转子离心分离式烟气净化器
机械转子离心分离式烟气净化器是利用机械转子超强离心除尘,并耦合空气动力分离、雾珠捕集和过滤三种除尘作用的先进烟气净化设备。含尘气流从上部切向进入,形成初步旋风,进口气动力分离器(3)将气流穿透的方向调整到与颗粒动量钝角相交,一部分颗粒完成惯性或气动力分离到达边壁,从粗料卸料口排出。透过进口气动力分离器进入主离心腔的颗粒与气流经过盘状旋转针轮(4)加速,紊乱的旋风变为有统一加强角速度的涡旋场气流,颗粒物被针苗撞击或随旋流获得切向速度向边壁运动到达分隔筒(5),沿边璧落入料斗,自细料卸料口排出。中心净化后的气体经过下部锥形气动力分离器(6)从轴心区域引出。机械转子离心分离式烟气净化器所采用的转子是一种线材环周均匀密集排列、挂苗分层组合在轮毂上组成的盘形针轮,见图2。针苗末端自由,启动阻力小。针苗密度大。针轮在转动中和磨损过程中能够自我调整动平衡。颗粒在径向能自由离心运动。机械转子离心分离式烟气净化器是一种轴流式转子离心机械除尘设备,既可以干法高效高温除尘,又可以半干半湿法运行,此时效率更高;同腔可兼容脱硫脱臭功能等。
北京科技大学 2021-04-13
高效节能机械转子离心分离式烟气净化器
一、性能与特点 ·分割粒径dc50小于2 mm; ·设备阻力300~1000 Pa; ·能耗低,处理量为12000 m3/h时,功率消耗为5.5KW; ·设备寿命达到旋风除尘器的3倍以上; ·处理烟气温度突破350℃可以达到500℃。
北京科技大学 2021-04-13
垃圾填埋气净化提纯制备车用天然气技术
我国现有规模化的垃圾填埋场一千座以上,可利用的垃圾填埋气资源巨大,已现有的垃圾填埋气利用方式主要是发电并网,适用于在规模较大的填埋场中应用,随着天然气价格的逐步升高,将填埋气净化制备车用天然气燃料具有良好的应用前景。南京大学的垃圾填埋气净化提纯制备车用天然气技术将抽采出的填埋气:CH4、CO2、 O2、N2、H2O、H2S、NH3进行脱硫、脱碳、脱氧、脱水净化处理,获得天然气和汽车用压缩天然气。南京大学此技术已开展了中试研究,基本具备了产品转化与推广应用条件。研发技术还可在沼气、煤层气净化
南京大学 2021-04-14
一种中低浓度废酸生产硫酸净化原料气工艺
一种中低浓度废酸生产硫酸净化原料气工艺,目的在于提供一种中低浓度废酸(浓度为 20%~80%)的综合回收方法,其特征是以燃煤或燃气为能源,通过高温气化浓缩的废酸,而浓缩废酸的能源恰来自于高温气化浓缩废酸的降温过程,更进一步说,本发明工艺由高温气化分解、浓缩净化和降温除水工序组成,除水后的气体送硫酸生产的干燥、转化和吸收工序生产硫酸。包括燃烧装置 1、烟道 2、气化室 3、文丘里管 4、浓缩气液分离器 5、文丘里管 6、预热气液分离器 7、稀酸泵 8、浓酸泵 9、稀酸洗塔 10、稀酸循环泵 11、水洗塔 12、洗水循环泵 13、稀酸槽 14。本发明的有益效果是:整体工艺简单,生产硫酸净化原料气纯净,生产过程能耗低,具有可观经济效益。
安徽理工大学 2021-04-13
成都培源 无尘黑板刷 黑板净化吸尘器
产品详细介绍该产品结构及工作原理:该产品主机由超静音,滤微尘的真空吸尘器(又名化毒、消烟、吸尘装置),通过伸缩管(或直管)连接专用刷头组成。该设备采用目前世界最先进的“真空静音吸尘,离心水膜净化”原理。在引风机的作用下,刷下的粉尘全部被吸走,并经该机多次离心除尘和水膜除尘,直到粉尘全部吸到水里去,无二次污染后,排出机箱外。如果在过滤液中加入适量“84”消毒液或“过氧化氢”溶液,对吸入该机空气中流感和甲流感病毒(H1N1)将有强烈的杀灭作用。用户心声:★ 通过使用培源牌黑板真空吸尘装置,发现该装置具有环保性能,同时也达到了“一刷便净,一尘不飘”的效果。对预防教师职业病确有好处。成都市列五中学        屈老师★ 该设备经我校使用,确有“一刷便净,一尘不飘”的效果,吸力大、声音小、使用方便、有利于师生身体健康。玉林中学  胡老师      ★ 通过使用该产品,我认为该产品的优点是:环保。大大降低教师们由于粉尘而感染的呼吸道疾病,使教师有了一个舒适的教学环境,使学生有一个安静而干净的学习环境。四川爱华学院   秦老师★培源牌可以有效避免粉尘对师生身体健康的危害, 效果明显。成都树德中学   程老师(女)★培源牌黑板吸尘器,在我县部分学校安装使用,其一刷便净,一尘不飘的效果得到公认,粉笔灰吸到水里去了,不需更换尘袋,深受师生喜爱。   潼南恩威职业中学    阳老师★培源牌黑板吸尘器,刷得净,吸得净,好用,希望大力推广。崇州市崇庆中学     沈老师  ……
成都市培源科技开发有限责任公司 2021-08-23
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