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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
生物质垃圾的高效清洁气化技术及装置
将秸秆等生物质垃圾转化成生物质可燃气体再利用可以消除农业区烧秸秆造成的空气污染,还可以大大减少化石能源消耗及二氧化碳排放。传统的生物质热化学气化方法会产生大量的生物质焦油,焦油的能量一般占总能量的5%~15%,这部分能量因难于被利用而被浪费。焦油在燃气输送过程中冷凝下来形成粘稠的液体,附着于管道和设备的壁面上,很容易造成管道堵塞,而且焦油在燃烧时容易产生碳基颗粒排放物,造成空气污染并对燃气利用设备有严重的损害。 团队所设计的生物质气化成套设备采用了先进的焦油裂解工艺和独特的专利技术催化剂,具有无二次污染、含氢量高、热值高、转化率高等优点,显著降低了生物质燃气中的焦油含量,提高了燃气品质,保证了设备连续稳定运行。本项目的目标产品是中大规模生物质连续气化成套设备,产品主要适用于500户左右农户相对集中居住的大中型自然行政村屯或乡镇居民小区,所产生的生物质可燃气可供居民的做饭、烧水、冬季取暖等生活活动的需要。项目设备可以用于偏远地区的学校、工厂等中小型企事业单位的大面积区域性冬季集中取暖、供热,也可用于农村的大棚种植、禽畜圈舍等生产项目的大面积联合集中供热,还可为木材、谷物、烟草等农林产品在加工生产过程中的烘干作业提供燃料。本项目技术已经在东北和江苏做过两个示范性项目,技术较为成熟,产业化条件良好,可进行产业化生产。
上海理工大学 2021-01-12
废纸及生物质纤维高效综合利用技术
1 成果简介 生物质材料是我国战略性新兴材料产业和生物质产业发展的重要领域,利用丰富的生物质资源开发环境友好和可循环利用的生物基材料,最大限度地利用纸包装废弃物和农业废弃物,制备的材料用以替代木材和黏土等材料,对于发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。 本课题利用废纸、黏合剂和生物质纤维原料(各类农作物秸秆粉末等)采用挤出法加工一种一定截面形状的型材,可进行多种后期加工,可制成包装构件、包装型材和轻质墙体材料等,生产工艺先进,技术方案新颖,生产效率高。 2 关键技术 项目成果突破的关键技术包括: (1)基于挤出工艺的原材料配方研究。通过配方和工艺参数研究,解决了一般生物质材料难以挤出加工的瓶颈,实现了连续挤出加工。形成配方方案一套; (2)基于废纸和生物质材料的型材制备技术方案研究。开发完成主要技术装备方案,设计了实验室条件下的成型模具一套,可较好实现材料制备。相关设备方案经细化和放大即可实现工业化生产; (3)为满足挤出制品后期加工的要求,开发了一种复配表面施胶剂,可用于制品的表面处理以及覆面材料的粘合,以利于加工制造外观美观、综合性能优越的型材成品。形成专利配方一套。 3 知识产权及项目获奖情况; 获得发明专利 3 项: ZL 201410097780.6,环保生物质材料及其制备方法; ZL 2012105235432,植物纤维发泡包装板材及其加工工艺和模具; ZL 201310583602.x,复配表面施胶剂及其制备方法和应用。 4 项目成熟度 该项目已完成实验室成果,成熟度 85%。 5 投资期望及应用情况 该项目期望以技术转让、合作开发方式进行进一步转化,预期投资额 500-700 万元(不含厂房)。其项目成果、技术方案在国内包装废弃物综合利用、农作物秸秆高效利用方面属领先地位。项目产品属材料制备基础技术;可用于不同生物质原料的连续式挤出加工处理,后续跟进各种最终加工工艺以制备不同生物质基型材。预期应用领域包括包装辅材、建材、家具。
江南大学 2021-04-11
废纸及生物质纤维高效综合利用技术
生物质材料是我国战略性新兴材料产业和生物质产业发展的重要领域,利用丰富的生物质资源开发环境友好和可循环利用的生物基材料,最大限度地利用纸包装废弃物和农业废弃物,制备的材料用以替代木材和黏土等材料,对于发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。本课题利用废纸、黏合剂和生物质纤维原料(各类农作物秸秆粉末等)采用挤出法加工一种一定截面形状的型材,可进行多种后期加工,可制成包装构件、包装型材和轻质墙体材料等,生产工艺先进,技术方案新颖,生产效率高。 关键技术 项目成果突破的关键技术包括: (1)基于挤出工艺的原材料配方研究。通过配方和工艺参数研究,解决了一般生物质材料难以挤出加工的瓶颈,实现了连续挤出加工。形成配方方案一套; (2)基于废纸和生物质材料的型材制备技术方案研究。开发完成主要技术装备方案,设计了实验室条件下的成型模具一套,可较好实现材料制备。相关设备方案经细化和放大即可实现工业化生产; (3)为满足挤出制品后期加工的要求,开发了一种复配表面施胶剂,可用于制品的表面处理以及覆面材料的粘合,以利于加工制造外观美观、综合性能优越的型材成品。形成专利配方一套。 知识产权及项目获奖情况; 获得发明专利 3 项: ZL 201410097780.6,环保生物质材料及其制备方法; ZL 2012105235432,植物纤维发泡包装板材及其加工工艺和模具; ZL 201310583602.x,复配表面施胶剂及其制备方法和应用。 项目成熟度 该项目已完成实验室成果,成熟度 85%。 投资期望及应用情况 该项目期望以技术转让、合作开发方式进行进一步转化,预期投资额 500-700 万元(不含厂房)。其项目成果、技术方案在国内包装废弃物综合利用、农作物秸秆高效利用方面属领先地位。 项目产品属材料制备基础技术;可用于不同生物质原料的连续式挤出加工处理,后续跟进各种最终加工工艺以制备不同生物质基型材。预期应用领域包括包装辅材、建材、家具。
江南大学 2021-04-13
萤石分析仪器,白云土分析仪
产品详细介绍南京固琦分析仪器制造有限公司专业制造各类萤石分析仪器,白云土分析仪,不锈耐酸钢分析仪,机械加工分析仪器,石油机械分析仪器,模具钢分析仪,低温钢分析仪,合金工具钢分析仪,钢轨钢分析仪,桥梁钢分析仪,锅炉钢分析仪,压力容器用钢分析仪,硬化钢分析仪,切削钢分析仪,硅钢船用钢分析仪,锚链钢分析仪,船用钢板分析仪,精密合金分析仪,耐蚀合金分析仪,高温合金分析仪,可锻铸铁分析仪,耐热铸铁分析仪,轧辊用铸钢分析仪,低合金结构钢分析仪,合金弹簧钢分析仪,高速工具钢分析仪,滚珠轴承钢分析仪,可测定工业材料中碳、硫、锰、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钛、锌、钒、镁、稀土等元素素的含量。仪器测量范围广、精度高,高、中、低档齐全,并能接受用户特殊定货。广泛应用于钢铁分析仪器、冶金化验仪器、机械分析仪器,化工分析仪器、矿山开发设备等行业及质量监督部门和大专院校。(http://www.gqfxy.com)  025-57357222 13851978239)。
南京固琦分析仪器制造有限公司 2021-08-23
焊条分析仪器,焊条钢分析仪器
产品详细介绍南京固琦分析仪器制造有限公司专业制造各类焊条分析仪器,焊条钢分析仪器,,非水碳硫分析仪,非水碳硫分析仪器,碳硫分析仪器,智能定硫仪,炉料分析仪,碳硫高速分析仪器,高智能碳硫分析仪器,南京碳硫分析仪,碳硫检测仪,碳硫联测分析仪,  化验室仪器,碳分析仪器,硫分析仪器,管式碳硫分析仪,管式碳硫仪,智能碳硫分析仪器,自动分析仪器,智能化验仪器,智能分析仪器,快速碳硫分析仪、分析仪器,化验仪器,化验设备,不锈钢成分测定仪,化学元素分析仪, 电化学分析仪,实验室分析仪器, 智能元素分析仪,微机元素分析仪,三元素分析仪器,可测定工业材料中碳、硫、锰、磷、硅、镍、铬、钼、铜、钛、锌、钒、镁、稀素的含量土等元素。仪器测量范围广、精度高,高、中、低档齐全,并能接受用户特殊定货。广泛应用于钢铁分析仪器、冶金化验仪器、铸造化验设备、机械分析仪器,化工分析仪器、矿山开发设备等行业及质量监督部门和大专院校。(http://www.gqfxy.com)  025-57357222 13851978239)。
南京固琦分析仪器制造有限公司 2021-08-23
一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法
(专利号:ZL 201510292612.7) 简介:本发明公开了一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法,属于金属材料与冶金技术领域。本发明的一种金属半固态坯料的制备装置,包括加热机构、坩埚和升降平台,其中,所述的加热机构包括交流电源和加热线圈,加热线圈通过导线与交流电源相连,且上述加热线圈包括第一线圈和第二线圈;坩埚固定于升降平台上且置于第一线圈和第二线圈内部;本发明的一种金属半固态坯料的制备方法,包括循环重熔处理工序,其循环重熔处理主要是通过交替关闭第一线圈和第二线圈,控制金属熔体的中心温度处于其半固态温度区间,上下循环地移动坩埚来进行的。通过使用本发明,可以得到纯净无污染的金属半固态坯料,设备和操作简单,成本低,广泛适用于各种合金材料。
安徽工业大学 2021-04-11
一种全固态非对称电容器及其制备方法
本发明公开了一种全固态非对称电容器及其制备方法,其中, 该全固态非对称电容器依次包括负极、第一固态电解质、隔膜、第二 固态电解质、以及正极;所述正极为附着有纳米二氧化锰的聚吡咯纳 米线复合材料,所述负极为聚吡咯纳米线。本发明通过对其关键的电 极材料的结构及组成,相应的制备方法工艺步骤、及反应条件等进行 改进,与现有技术相比能够有效解决目前全固态电容器正极材料导电 性差的问题,并且该制备方法操作简单,正、负级材料的形貌
华中科技大学 2021-01-12
全固态锂电池固体聚合物电解质研究
全固态锂电池的活性物质负载通常较低(<1 mg cm-2),该值远小于目前商用锂离子电池钴酸锂正极的 12 mg cm-2 和石墨负极的 6 mg cm-2。物质学院刘巍课题组在高性能全固态锂电池的固体聚合物电解质方面取得重要进展。他们突破传统制备方法,利用立体光固化成型(SLA)3D 打印技术,以聚乙二醇二丙烯酸酯为聚合物基体原料,3D 打印出一种具有三维表面结构的聚合物固态电解质。由于构建出 3D 电解质-电极界面,使界面处的比表面积增大了 95%,显著优化了电极与聚合物固态电解质之间的界面接触,大大降低了界面阻抗,并且能将正极活性物质负载提高到 5 mg cm-2 这一较高的水平,以此提升全固态锂电池的性能。SLA3D 打印技术为高性能的全固态锂电池提供了新的研究途径,有希望应用于下一代的能量存储领域。
上海科技大学 2021-04-13
一种基于闪存的固态盘的数据安全删除方法
本发明公开了一种基于闪存的固态盘的数据安全删除方法,利用固态盘中多个数据通道可并行操作的特点,采用改进的秘密共享方案,对数据进行转换处理,将编码后的数据分发到各个数据通道,一方面,编码保证数据冗余,且转换后的数据为密文,提高数据可靠性与安全性;另一方面,利用容错编码的特性,对数据的删除不再需要对整个数据进行覆盖写,而是删除部分数据,破坏数据完整性,使数据无法恢复。即使攻击者得到部分编码数据,也不能获取明文,达到
华中科技大学 2021-04-14
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