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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
一种材料强度分布获取方法
本发明提供了一种材料强度分布获取方法,通过材料的强度试验获得若干个材料强度样本(img file='DDA0001595268000000011.TIF' wi='60' he='59'/)确定基于试验数据的强度随机变量样本:(img file='DDA0001595268000000012.TIF' wi='179' he='128'/)将强度随机变量η采用混沌多项式展开,根据高斯采样计算得到各阶混沌多项式基函数样本(img file='DDA0001595268000000013.TIF' wi='156' he='66'/)采用马尔科夫链?蒙特卡洛算法获得各阶混沌多项式系数γ的后验分布样本(img file='DDA0001595268000000014.TIF' wi='77' he='60'/)根据重构的混沌多项式系数样本(img file='DDA0001595268000000015.TIF' wi='47' he='55'/)和混沌多项式基函数样本(img file='DDA0001595268000000016.TIF' wi='126' he='63'/)确定强度随机变量的后验分布样本:(img file='DDA0001595268000000017.TIF' wi='364' he='120'/)根据强度随机变量的后验分布样本(img file='DDA0001595268000000018.TIF' wi='33' he='53'/)计算强度的后验分布样本:(img file='DDA0001595268000000019.TIF' wi='247' he='62'/)最终采用区间统计的方法获得材料的强度分布。本发明方法仅需完成少量强度试验即可获得材料的强度分布,且不需要假设材料的强度分布类型,节约了大量的试验时间和经费,同时,也避免了因材料强度分布模型的错误选取而引入的误差。
东南大学 2021-04-11
无机保温砂浆喷涂施工材料与方法
本成果中涉及到的技术包括开发了一种水泥基材料的促硬剂,以及基于该促硬剂的无机保温砂浆制备方法和施工方法。本成果拟转化的无机保温砂浆具有防火性能优异、保温效果良好、施工效率高等优势,可广泛应用于新建建筑物及既有建筑物改造的外墙保温施工。 现有无机保温砂浆最普遍的施工方式为人工抹灰,分多层间断性施工,待第一遍抹灰完全硬化后才可以进行下一遍抹灰,两遍抹灰之间时间间隔一般在24h以上,施工间
重庆大学 2021-04-14
混凝土再生骨料及其制备方法
尽管混凝土材料的使用寿命较长,但混凝土构筑物和建筑物在经过一段时间使用后, 终将由于各种原因而必须拆除,从而产生大量废弃混凝土块。另一方面,随着社会经济 的发展、混凝土用量的增大,混凝土的可持续发展与骨料供需矛盾日益突出。因此,若 能将废弃混凝土就地回收再利用,则不仅能降低成本,节约天然骨料资源,缓解供需矛 盾,还能减轻城市环境污染。 本发明就是一种利用废弃混凝土,通过机械加工制成的具有较高强度的再生骨料。 它以废弃混凝土为原料,包括破碎、干拌,筛分和冲洗等工艺步骤,由此制得的混凝土 再生骨料具有与天然石子接近的物理和力学性能,是一种比较理想的配制低、中等强度 再生混凝土材料。 
同济大学 2021-04-11
组织工程皮肤及其制备方法
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种新的组织工程皮肤。本发明公开了组织工程皮肤及其制备方法,其中所述组织工程皮肤由种子细胞和支架组成,所述种子细胞种植于所述支架表面,所述种子细胞为真皮干细胞和表皮干细胞的混合物。
清华大学 2021-04-10
钼酸盐功能薄膜及其制备方法
一种钼酸盐功能薄膜,以导电或不导电的、晶态或非晶态的材料为衬底,晶粒度范围10~500NM,厚度100~3000NM。制备钼酸盐功能薄膜的工艺步骤为:(1)配制含MO离子络合物的溶液,以钼酸铵或/和钼酸为溶质,以丙二醇或丙三醇或丙二醇、丙三醇与丙二醇甲醚、冰乙酸的混合液为溶剂;(2)配制含金属离子络合物的溶液,以碱金属及碱土金属的碳酸盐或/和过渡金属及稀有金属的硝酸盐为溶质,以丙二醇或丙三醇或丙二醇、丙三醇与丙二醇甲醚、冰乙酸的混合液为溶剂;(3)制备钼酸盐前驱物溶液,将上述含MO离子络合物溶液和含金属离子络合物溶液充分搅拌混合,然后至少静置40分钟;(4)采用旋涂技术成膜和干燥。
四川大学 2021-04-11
一种气煤及其制备方法
本发明公开了一种气煤,包括质量分数为 1%~4%的生物质萃取物,所述气煤的最大流动度的对数为 2~3,热塑性区间大于等于77℃;其中,所述生物质萃取物的制备方法为,先将生物质原料与有机溶剂以 1:15~1:5 的质量比混合,在惰性气体中 250℃~380℃加热,直至所述生物质原料发生脱水,脱羧基以及芳香化反应;原位热态过滤去除不溶的残渣,得到滤液;然后除去滤液中的有机溶剂,获得所述生物质萃取物。通过本发明,使得气煤的最大流动度的对数 LogMF落于最优区间 2~3,热塑性区间到了 77℃以上,既可以使得气煤在单独炼焦时得到质量较好的焦炭,也可以增大气煤在配合煤中的使用量,降低了炼焦的生产成本。
华中科技大学 2021-04-13
自驱动调光装置及其制备方法
本发明公开了一种自驱动调光装置及其制备方法,该方法包括 如下步骤:(1)将光敏剂、热敏剂和水按质量比 1:10:10000~100000 混合后冷藏;(2)将凝胶剂与水按质量比 1:100~200 混合;(3)将 步骤(1)得到的混合液与步骤(2)得到的混合液按体积比 1:1~10 混合,彻底搅拌均匀后,向透明模具中灌注,封装后冷却成型,得到 自驱动调光装置。该装置包括调光层和两个透光层,所述调光层位于 所述两个透光
华中科技大学 2021-04-14
医用纯化猪真皮及其制备方法
本发明公开了医用纯化猪真皮及其制备方法,其制作方法是选用可溯源性、健康的新鲜猪皮为原料,采用反复清洗、烷基多苷分步脱脂、过氧化氢脱毛、多种酶制剂与多种碱性材料交替处理纯化等方法,除去猪皮中的非胶原成分和小分子物质,充分分离和松散胶原纤维,得到具有完整的三维立体网状结构的、良好生物相容性、良好力学性能和适当的可生物降解性以及生物活性的医用纯化猪真皮。这种医用纯化猪皮可以用作制备医用胶原的原料、体表创伤敷料、组织工程支架材料、生物填充材料、修复与重建材料等。
四川大学 2016-09-14
一种酸奶及其制备方法
本发明提出了一种酸奶及其制备方法,涉及酸奶的技术领域,用以解决现有酸奶储藏和携带不方便、营养成分单一的问题;该酸奶包括以下重量份的原料:乳粉30 50份,甜味剂14 28份,乳酸菌粉0.2 0.5份,果蔬浆20 30份,麦芽糊精3 5份,淀粉1 4份和胶原蛋白肽粉4  6份,经过溶液制备、混合、发酵、均质和冷冻干燥而成;本发明为一种干燥的固体形态的圆形或心形酸奶,便于储存和携带,保质期长,乳酸菌含量高,有助于恢复人体肠道内菌群的平衡,促进肠道蠕动,含有丰富的膳食纤维,清洁肠道,促进消化吸收,同时,及时补充人体流失掉的胶原蛋白肽,有助于防治骨质疏松症,且不含糖,特别适合于患有糖尿病的中老年人食用。
青岛大学 2021-04-13
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