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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
一种基于微滴预混和转印的气敏膜的并行合成装置及合成方法
本发明属于气敏膜合成技术领域,更具体地,涉及一种基于微 滴预混和转印的气敏膜的并行合成装置及合成方法,该气敏膜并行合 成装置包括限位载物台、控制模块、三维滑台、微滴预混模块和微滴 转印模块,微滴预混模块采用阵列蠕动泵和阵列微滴针头相结合来实 现气敏原材料预混,微滴转印模块采用气密自动微量进样器、图像定 位摄像头和预制定位膜的基片共同协调实现转印过程中的定量微滴和 气敏膜的精准定位定形。本发明还公开了气敏膜的制备方法。
华中科技大学 2021-04-14
磷酸盐无机铸造粘结剂悬浮液固化剂制备方法和应用
研发阶段/n本发明公开了一种磷酸盐无机铸造粘结剂悬浮液固化剂及其制备方法。在醇类溶剂中,加入有机树脂,搅拌至完全溶解后加入有机酸,再搅拌使之完全溶解后加入粉状氧化镁,再搅拌分散均匀,制得该悬浮液固化剂。本发明还公开了该固化剂在铸造工业中的应用。该磷酸盐无机铸造粘结剂固化剂制备方法简单,所用原料易得,成本较低;该固化剂具有高效、无毒、高悬浮率、高含固量、与粘结剂反应速度适中等优异性能;用该固化剂与无机粘结剂固化所粘结的铸造砂模,固化强度高,固化性能稳定,在混砂过程中无飘灰现象,不会产生粉尘污染,易于在
湖北工业大学 2021-01-12
造影剂r1 核磁共振造影剂驰豫率测试仪
产品详细介绍产品简介:   PQ001核磁共振造影剂驰豫率测试仪是一款经典的小核磁,专为核磁共振造影剂研究应用设计开发而成,该设备配套有造影剂专用弛豫时间测试软件,可以直接测试得到不同浓度造影剂样品的T1、T2弛豫时间,R1、R2弛豫速率以及造影剂样品的弛豫效率r。弛豫时间测试过程非常简单,样品无需特别配置,软件实现中英文双语选择界面,操作简便,易学易用。技术指标:1、磁体类型:永磁体;2、磁场强度:0.5±0.08T,仪器主频率:21.3MHz;3、探头线圈直径:15mm;应用解决方案:1、Gd类,Fe类,Mn类等核磁共振造影剂T1、T2弛豫时间测试,弛豫效率r测试; 2、细胞液弛豫测试  .....应用案例一:T2弛豫时间测试应用案例二:T1 弛豫时间测试应用案例三:r2弛豫效率测试造影剂专用测试软件注:仪器外观如有变动,以产品技术资料为准。
上海纽迈电子科技有限公司 2021-08-23
4,4'-二氨基苯磺酰苯胺合成
技术背景: 4,4'-二氨基苯磺酰苯胺已广泛来用替代联苯胺类化合物,市场需求较大,是合成酸性黑210、酸性黑234、酸性黑242、部分活性染料 和直接染料的中间体。 主要原材料:退热冰、氯化亚砜、对苯二胺、氯磺酸、液碱 结构式: 技术水平: 污染物分析:每吨产品产废水约5吨,COD在5000ppm左右应用领域: 设计规模50吨/年,年净利润在300万元左右。主体设备及投资预 算约70万元。
上海交通大学 2021-04-11
抗血栓药物阿匹沙班合成新技术
阿匹沙班 (Apixaban) 是一种新一代的口服抗血栓药物,在众多凝血因子Xa的抑制剂中, 表现出高度的选择性、良好的生物利用度和高效的治疗效果,其性能大大优于雷扎沙班,用于 治疗深静脉血栓和肺栓塞在内的静脉血栓。该药最先由百时美施贵宝公司发现,2007年辉瑞公 司与百时美施贵宝公司达成协议共同参与该药的研发,目前销售市场良好。此外,阿匹沙班也 在研究用于预防心房颤动病人的中风预防,急性冠状动脉综合征病人的心脏发病二级预防。 华东理工大学研发出了一条新的阿匹沙班的全合成路线,克服了原有路线收率较低和使用 昂贵含碘有机试剂及其它昂贵辅助试剂 (例如5-溴戊酰氯、Li2CO3、CuI、Cu(PPh3)3Br和CsCO3 等) 所造成成本高的缺陷,提供一种低成本、高收率、操作简便的制备方法。该路线获得中国 发明专利授权。 所开发的阿匹沙班合成路线的优点在于: 1. 完全改变国际上原有的药物化学路线,所有原材料都立足于国内; 2. 合成路线设计合理,反应步骤简洁,避免使用有机碘化物、5-溴戊酰氯、Li2CO3、 CuI、Cu(PPh3)3Br和CsCO3等的昂贵试剂的使用,大大降低了成本; 3. 操作简便,易于规模化生产。
华东理工大学 2021-04-11
抗癌药物来那度胺的合成技术
来那度胺 (Lenalidomide) ,由美国Celgene公司研发,于2005年获美国FDA批准上市。本品 是一种免疫调节药物,通过激活T淋巴细胞,具有更强的血管生成抑制和免疫调节作用,主要 用于治疗多发性骨髓瘤和骨髓增生异常综合症。所开发的来那度胺合成路线,所有原材料都立足于国内,反应步骤简洁,操作简便,无昂 贵的辅助试剂,易于规模化生产。
华东理工大学 2021-04-11
高环氧值ESO合成的新工艺
PVC是最常用的通用塑料。目前,在PVC制品中大量使用的增塑剂ESO(环氧大豆油)的 关键指标环氧值为5.9~6.1。使添加量只能在10%以下。而环氧值>6.5则称为高环氧值ESO,具 有相容性好、辅助稳定效果好、环境友好等优点,该类ESO国内尚无企业生产。基本为进口或 外资产品,售价比普通ESO高60%以上。 本工艺除了能够生产高环氧值ESO产品以外,另一个特点就是生产过程中同时副产一种化 工原料,完全没有常规ESO生产中的大量废水排放,工艺无污染并提高了企业的经济效益。
华东理工大学 2021-04-11
反应精馏法合成乙二醇二醋酸酯
成果背景及主要用途: 乙二醇二醋酸酯,又名二乙酸乙二醇酯,为无色液体,沸点 190.2℃。它是 优良、高效、安全无毒的有机溶剂。广泛用于制药工业;铸造树脂有机酯固化剂; 也作为各种有机树脂特别是硝化纤维素的优良溶剂,和皮革光亮剂的原料;在油 漆涂料中作为硝基喷漆、印刷油墨、纤维素酯、荧光涂料的溶剂;在烟草工业中, 乙二醇二乙酸酯可用作三醋酸甘油酯的代用品,在有机合成工业中用途也十分广 泛。 传统生产乙二醇二醋酸酯的方法是 1,2-二溴乙烷合成法和乙二醇、醋酸酯 化合成法。1,2-二溴乙烷法是用无水醋酸钾(钠)与 1,2-二溴乙烷反应而得,此法 原料要求严格,且收率不高(小于 60%),这限制了它的生产和开发利用。醋酸酯 化合成法是以对甲苯磺酸、树脂、氯化物、硫酸盐等作为催化剂,通过酯化反应 合成乙二醇二醋酸酯,此法原料有醋酸,对反应装置的耐腐蚀性要求高,成本增 加,环境污染严重。 技术原理与工艺流程简介: 本工艺针对目前乙二醇二醋酸酯生产中存在的问题,提供了一种新的合成方 法,本工艺采用反应精馏技术,反应条件温和,设备损耗小,而且副产物仲丁醇 也是一种重要的化工原料,理论原子收率为 100%。 应用领域:乙二醇二醋酸酯生产企业 技术转化条件:根据具体情况面议 作方式及条件:根据具体情况面议
天津大学 2021-04-11
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