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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
宇花 4 号
“宇花 4 号”是以花育 20 号为材料,通过离体诱变和离体定向筛选技术获得的高产、高油、早熟、抗旱、小花生品种,2015 年通过品种鉴定登记。2015年通过了安徽省新品种登记鉴定,在参试的品种中名列第一,比对照白沙 1016增产 16.63 %。经农业部油料及制品质量监督检验测试中心(武汉)化验,籽仁含油率达 56.10 %,达到高油标准,比诱变亲本花育 20 号(含油率 49.50 %)高6.6 个百分点,荚果产量比花育 20
青岛农业大学 2021-01-12
鲁加 4 号
亲本为“特拉蒙”ד新红星”,中早熟加工制汁品种。树体柱形,果实 发育期 115 天,在烟台地区 8 月下旬成熟。枝条节间短,适于密植栽培;果实 扁圆形,果形指数 0.74,果实中大,平均单果重 190.5 克;果面条红,深红色, 光洁,果点稀疏;果肉绿白,肉质疏松稍粗,可溶性固形物 12.01%,总糖 9.14%; 出汁率 76.6%;风味特酸,果实原汁酸度 0.71%,浓缩汁酸度 5.10%。定植后第 4 年平均亩产 1510 公斤,早果、丰产性好。适于山东、陕西、山西、河南、河 北、甘肃、新疆
青岛农业大学 2021-01-12
4K录播
真4K超高清、4K一线通专利技术、H.265编码技术 轻松满足: ·精品资源建设 ·智能图像跟踪 ·互动教学 ·网络教研 应用场景 多机位自动跟踪 “师生特写、全景,教师板书、电脑课件”多机位全自动跟踪拍摄录制。 教学互动应用 以“4K超高清录播+高清互动”灵活开展多类型教学活动,促进教育均衡。 网络教研应用 支持跨区域视音频交互与课件共享,随时随地开展区域教学、网络研修。 高清优课资源建设 “一键式”开启课堂录制,实现4K超清效果全记录,建设精品优课资源。 优势特点 真4K高清画质 从视频采集、数据传输、编码录制均达到4K标准,实现真正的4K高画质 专利技术部署便捷 开创4K一线通专利技术,实现视频、控制、电源共线传输,减轻部署量 先进编码提质增效 支持全新H.265编码技术,有效减少传输时延,提升录制画质,提高顺畅性
广州市奥威亚电子科技有限公司 2022-12-21
4米检测尺
产品详细介绍580元/把JZC2 苏州博飞建筑仪器公司13776016511工程质量检验器 本产品主要用于墙面、门窗框装饰贴面等工程的垂直水平及任何平面平整度的检测。
苏州博飞建筑仪器公司 2021-08-23
4米靠尺
产品详细介绍580元/把JZC2 苏州博飞建筑仪器公司13776016511工程质量检验器 本产品主要用于墙面、门窗框装饰贴面等工程的垂直水平及任何平面平整度的检测。
苏州博飞建筑仪器公司 2021-08-23
防治煤炭自燃的水成膜胶体泡沫
项目成果/简介:水成膜胶体泡沫是将聚合物分散在水中,加入发泡剂并在氮气的作用下发泡形成的复杂混合体系。经过一段时间后,在泡沫液膜内,聚合物间相互交联形成三维网状结构,构成水成膜胶体泡沫的刚性骨架。防灭火水成膜胶体泡沫既具有凝胶的性质,又具有泡沫的性质,兼有注三相泡沫(注泥浆、注氮气、注两相泡沫)、注凝胶、注复合胶体的优点,同时又克服了各自的不足,从而大大提高其防灭火效果。
安徽理工大学 2021-04-11
防治煤炭自燃的水成膜胶体泡沫
水成膜胶体泡沫是将聚合物分散在水中,加入发泡剂并在氮气的 作用下发泡形成的复杂混合体系。经过一段时间后,在泡沫液膜内, 聚合物间相互交联形成三维网状结构,构成水成膜胶体泡沫的刚性骨架。防灭火水成膜胶体泡沫既具有凝胶的性质,又具有泡沫的性质, 兼有注三相泡沫(注泥浆、注氮气、注两相泡沫)、注凝胶、注复合 胶体的优点,同时又克服了各自的不足,从而大大提高其防灭火效果。
安徽理工大学 2021-04-30
吸收与成骨速率匹配骨修复材料
成果与项目的背景及主要用途:组织工程是近来备受关注的交叉领域, 其 潜在市场巨大。其中可吸收手术缝合线和人造皮肤都已进入市场,而骨移植材料 及杂化骨组织将是下一个实现临床应用的高科技产品。磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙 是目前研究最多的无机骨修复材料。其中硫酸钙骨基植入物是目前进入国际市场 的骨组织主导产品之一,也是唯一兼具生物相容性又可被完全吸收的骨修复材料, 国外对此进行了大量的临床和细胞生物学研究,其产品 OsteoSet 已进入临床应 用,国外产品价格约为 40 元/片(每片约 100mg)。硫酸钙基骨植入物可用来填 充骨缺损部位,提供良好的骨生长支架和环境;也可载活性因子或药物,兼具缓 慢释放治疗作用。 技术原理与工艺流程简介:硫酸钙具有凝结性,在凝结过程中而逐渐成型, 而显现出高的力学性能。硫酸钙具有骨传导作用,植入到骨缺损部位后,它起到 桥梁作用,允许细骨胞粘附爬行。随着材料的吸收,骨细胞不断前进,最后形成 新骨。主要工艺流程如下: 医用硫酸钙制备 → 配料 → 成型 → 检验 → 包装 → 灭菌 技术水平及专利与获奖情况:本研究得到了天津市科委的资助,相关的研究 189天津大学科技成果选编 成果已申报了国家发明专利 5 项,其中 1 项已授权。 应用前景分析及效益预测:硫酸钙骨修复材料既可用作植骨材料,也可用作 骨髓炎用植入型药物局部释放体系。硫酸钙作为植骨材料 1998 年在美国的市场 份额为 470 万美元(价格为 5cc: $240),排在人工骨修复材料的第 2 位(21%), 仅次于来源于珊瑚的植骨材料。随着医学的发展和人们认可度的提高,人工骨的 应用会越来越普及。 德国默克公司的 Septopal 为载庆大霉素的聚合物局部释放体系(价格为 30beads:74 欧圆),在治疗骨髓炎方面显示出良好的疗效,在欧洲早已临床应 用。硫酸钙载药植骨材料将克服 Septopal 存在的严重不足,推向市场后其经济效 益相当可观。 我们所制备的上述产品的成本大约在 6 元左右,利润空间非常大,为高回报 产品,属于国家鼓励优先发展的高技术产业。 应用领域:医疗器械、生物材料制品、组织工程制品 技术转化条件(包括:原料、设备、厂房面积的要求及投资规模):原材料 均为国产,价格低廉。所需设备投资不大。常规医药行业的厂房基本上能满足要 求,主要生产车间 100 平方米。 合作方式及条件:面谈
天津大学 2021-04-11
硅烷偶联剂QY-550
硅烷偶联剂是在同一分子中含有两种反应性基团-无机反应基团和有机反应基团的有机硅分子。 在复合材料中,选择合适的硅烷可以大幅提升复合材料的弯曲强度(拉伸强度和模量),同时增强材料对湿度和其他恶性环境条件的抵抗力。硅烷偶联剂可提供的其他优势包括:树脂更好的润湿性能抗湿、除水剂建筑防水矿物填料更好的分散性增强塑料更清晰透明。
山东乾佑新材料有限公司 2025-04-21
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