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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
红藻琼胶数字化生产技术
项目成果/简介:利用集成技术生产多效性琼胶,生产节水、节能、减少环境污染的新的生产工艺和多样化。多功能性产品。琼胶生产的在线检测控制技术(增量处理技术)。液态体系胶的生产技术。琼胶寡糖的生产工艺与构效。江蓠(功能)食品开发(凉粉、果冻)。项目阶段:工业化生产阶段效益分析:据报道目前世界琼胶年需求量在20000吨以上,但世界琼胶产量仅为10000吨左右。因此国际市场琼胶价格逐年上升,目前优质琼胶价格为2万美元/吨左右。我国目前琼胶产量约为500吨/年,仅占世界总产量的5%,而且生产出的琼胶质量差,主要体现在凝胶强度低,很大一部分在400g/cm以下,色泽达不到要求。因此我国目前琼胶生产远远满足不了国内外市场的需要,具有很大的市场前景。我国是海藻养殖大国,具有长远的海岸线和海藻养殖带。海藻资源的高值化开发利用和深加工是我国目前科研和生产领域的主攻方向,因而根据目前的生产原料特点和资源状况,拟进行琼胶加工机理的深入探讨。通过生物转化,酶技术定向修饰和化学改性解决生产中技术性难题和提高产品品质,突破多样化应用瓶颈,促进我国海藻工业的发展,利用海藻资源和技术的双重优势获得新的经济增长点。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:201710402964.2 ZL201510660247.0技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学 2021-04-11
干悬浮性种子包衣剂生产技术
干悬浮性多功能种衣剂内含杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂、肥料及保水材料,外观呈粉末状态,类似于干悬浮剂,具有较高的科技含量。与悬浮种衣剂或悬乳济相比,其特点是含量高,体积小,可节省瓶、箱等包装材料,便于贮存和运输,且贮存稳定性好。使用时,按比例加水调制即可使用,可发挥多功能的作用,但对制剂中的成膜剂等助剂的质量要求比悬浮种衣剂要高。目前,多功能干悬浮剂在国内还未大量生产。干悬浮性多功能种衣剂的功能保水吸水、透气逸氧;防病治虫、肥效缓释;壮根壮苗、调节生长;省工节本、增产增收。 根据不同农作物的特点及气候状况,具有针对性的开发了以下种衣剂: 玉米:玉米在我国东北、西北、华北、华中等地区的地下害虫主要有:蛴螬、蝼蛄、地老虎、金针虫等,开发了针对玉米以杀虫作用为主的干悬浮性多功能种衣剂。棉花:棉花的主要虫害是地老虎,主要病害有棉立枯病、炭疽病、角斑病等,针对棉花开发了以杀菌、杀虫为主的干悬浮性多功能种衣剂。小麦:小麦的主要虫害有蛴螬、蝼蛄、金针虫,主要病害有白粉病、黑穗病、赤霉病等,开发了以杀菌、杀虫为 的干悬浮性多功能种衣剂。
武汉工程大学 2021-04-11
红藻琼胶数字化生产技术
利用集成技术生产多效性琼胶,生产节水、节能、减少环境污染的新的生产工艺和多样化。多功能性产品。 琼胶生产的在线检测控制技术(增量处理技术)。 液态体系胶的生产技术。 琼胶寡糖的生产工艺与构效。 江蓠(功能)食品开发(凉粉、果冻)。
中国海洋大学 2021-05-09
高韧性耐低温球墨铸铁生产技术
球墨铸铁是一种高强度铸铁材料,具有优异的力学性能,如较高的强度和屈服强度,较高的伸长率和一定的冲击韧性。在常温工作条件下,球墨铸铁可以代替铸钢来铸造复杂零件,生产成本低廉,具有广泛的用途,目前我国球墨铸铁的年产量可达600多万吨。但是,一般的球墨铸铁在低温使用时,其韧性急剧下降,使球墨铸铁转变为脆性材料,无法抵抗各种使用环境所产生的冲击,可能造成零件的突然脆断,从而引发重大的人员伤亡和经济损失。对于一般铁素体基体的球墨铸铁QT400-18L,保证了400MPa的抗拉强度和18%的伸长率,但其-40℃下的标准V型缺口试样的冲击功只有3~5J。对于一般铁素体基体的球墨铸铁QT350-22L,-40℃下的标准V型缺口试样的冲击功不小于12J的要求,但其抗拉强度则会低于400MPa。 本技术立足于国内原材料,通过合理选择熔炼工艺,严格控制球化和孕育过程,合理控制球墨铸铁的化学成分与组织,可获得高韧性耐低温球墨铸铁,抗拉强度不低于400MPa,伸长率不低于18%,而且-40℃下的标准V型缺口试样的冲击功不小于12J。 该高韧性耐低温球墨铸铁可以满足大功率高速内电牵引机车的箱体铸件、磁悬浮列车轨道梁铸件、寒冷地区工作的风力发电、石油机械、矿山机械用齿轮箱及箱体的制造。
北京科技大学 2021-04-11
鱼鲊及其工业化生产技术
中试阶段/n该技术是国家湖北省科技攻关计划项目资助开发的成果,在对传统工艺生产鱼鲊过程中优势优势乳酸发酵菌进行分离纯化的基础上,采用纯种植物乳杆菌和戊糖片球菌强化发酵工艺,经配料、接种、厌氧发酵、调配、装罐、高压灭菌等工序制成。产品具有酸鲜可口、酸香怡人等特点。该技术已在福娃集团有限公司完成中试生产,可适合不同规模的企业接产。
华中农业大学 2021-01-12
4-哌啶基哌啶的生产技术
本发明涉及一种治疗肿瘤药物的新的制备方法。 癌症是人类健康的大敌,目前的抗癌药物大都存在着较大的副作用,限制了用药量, 从而降低了疗效。另外,如果患者长期服用某一种抗肿瘤药物,肿瘤细胞就会产生抗药 性,抑制了疗效的发挥。4-哌啶基哌啶能够抑制肿瘤细胞的繁殖,溶解其他抗肿瘤药物 的抗体,当它与其他抗肿瘤药物配合使用时,能够大大提高它们的抗肿瘤效果。因此, 能够解决癌症治疗中存在的药量受限,副作用大,抗药性等问题。同时,4-哌啶基哌啶 也是合成其他抗肿瘤药物的一个非常重要的中间体。因此,4-哌啶基哌啶的制备对于癌 症的治疗具有重要的意义。 本发明提供了一种肿瘤治疗药物 4-哌啶基哌啶的全合成制备方法。 本发明采用廉价,易得的苄胺和丙烯酸甲酯为起始原料,依次经过 1,4-加成反应, 迪克曼(Dieckmann)缩合反应,水解脱羧反应,1,2-加成反应,和氢解反应最终制得 本发明的最终产物 4-哌啶基哌啶。发明所用的原料来源广,供应充足,价格便宜且反应 条件温和易于控制,无须复杂的实验设备,易于实际工业化生产。
同济大学 2021-04-13
非石棉密封复合材料生产技术
1. 项目概述非石棉密封复合材料是一种石棉制品替代材料,广泛应用于过程工业设备和管道中。本项目以材料使用性能为目标,依据力学分析设计原理,对材料组分和配方进行优化设计,通过增强纤维筛选、纤维表面处理、基体和纤维界面结合强度强化、制备工艺优化等研究,开发出高性价比的非石棉密封复合材料,其使用性能达到甚至超过国外知名企业同类产品的性能指标,可以替代国外进口产品。2. 技术优势产品技术指标包括压缩回弹率、泄漏率、应力松弛率、外观质量等均符合国标规定的要求。提供性能检测与评价服务,提供相关标准。
南京工业大学 2021-04-13
汽车车身防污镀膜液生产技术
可以量产/n成果简介: 汽车在雨天、洒水车、建筑工地、泥泞或多灰尘道路等环境行驶时,往往会造成车身被泥水或灰尘污染,这不但影响车身美观,而且污染物中的腐蚀性成分还会对车身油漆甚至车身本体造成伤害。目前常用的解决方法是洗车,洗车的方法存在如下缺点:耽误时间、增加花费、洗车液对车身表面清除污物的同时也会伤害车身油漆、高压水枪水可能渗透到后视镜等部件的内部而造成里面电子器件损坏。另外,由于洗完车后可能会很快被重新污染,很难做到每天洗车来解决这个问题。本技术采用无毒、无腐蚀性的环
湖北工业大学 2021-01-12
防开裂药丸密封蜡产品生产技术
在医药工业中,药丸密封用蜡一直使用蜂蜡调配物。蜂蜡价格高、来源有限,往往掺假非常严重,很难买到纯度达到要求的蜂蜡产品。由于蜂蜡纯度不定,产品中蜂蜡配比无法控制,造成所制得的药丸用密封蜡的产品质量没有保证。药丸用密封蜡产品的硬度小、韧性差,导致药丸易开裂或压碎,达不到药丸密封用蜡的防水防潮作用。尤其在医药出口贸易中,由于出现上述问题,对方不认可药丸的质量,要求退赔,造成很大的经济损失,而且不可避免地给我国医药工业的信誉造成影响。鉴于上述情况,我们经多年的研究,研制出了新型药丸用密封蜡。这种药丸用密封蜡
北京理工大学 2021-01-12
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