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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
中伟新材料股份有限公司锂电池正极材料前驱体的成果
中伟新材料有限公司,是全球领先的专业前驱体材料和循环材料综合供应商。公司行业地位突出,按正极前驱体出货量,在全球排在第二位。其技术实力和研发能力较强,背靠中南大学这一国内金属材料学科重镇,有超过300名研发人员和完善的研发测试设备。公司的客户非常优质,动力电池全球前五企业均为其客户。公司的财务数据和增长较好,收入连续多年100%增长。中伟新材料已与国内外数十家知名企业达成战略合作,公司自主开发的4.47V高电压四氧化三钴、NCM811等核心产品成功跻身中国、欧美、日韩地区世界500强企业高端供应链,被广泛应用于各大3C数码领域、动力领域及储能领域。目前,公司已在贵州铜仁、湖南宁乡分别建立西部、中部产业基地,并在天津布局北部产业基地,覆盖南北、辐射全国。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接!
中南大学 2021-04-10
五孔探针校准与测试系统
本系统可以测量流动流体的三维速度矢量,以及流体静压、总压和总温等参量。适用于不可压缩和可压缩流体的测量。 本系统由五孔探针校准和测试两个部分构成,每一部分又包含相应的硬件设备和软件系统。可以选择建设多维坐标架、校准风洞或水洞等设备。
西安交通大学 2021-04-11
用于爆破孔装药的松紧袋
本实用新型公开了一种用于爆破孔装药的松紧袋,该松紧袋为一种带有松紧圈的柔性袋,柔性袋内 径略小于炮孔内径;松紧圈为弹性材质,内径略小于药包直径;柔性袋底部设一个松紧圈,相邻两个松 紧圈之间间隔一定距离,柔性袋和松紧圈可采用拉链、纽扣或粘接方式连接;该松紧袋使用时先将第一 节药包放置在柔性袋底部松紧圈上,利用药包自重将柔性袋缓慢下放,充满炮孔,再陆续装药,装药过 程中不断提升柔性带,结束后将柔性袋拉出炮孔回收利用。本实用新型松紧袋,作为爆破孔装药的辅助 工具可对下落的药包消能减速,避免药包以较高速度下坠;同时该工具易于制取,可进行多次使用,从 一定程度上减小了工程所需劳动力,可以平稳、安全、快速进行装药。
武汉大学 2021-04-13
机器人自动制孔系统
大型机械零部件的机器人自动制孔系统能够完成大型钛合金、铝合金、碳纤维复合材料及传统金属材料的自动钻孔、铰孔及锪孔等加工任务。该系统主要由工业机器人、视觉检测单元和制孔执行器三部分组成。目前已完成原理样机,技术性能已在飞机大型壁板的自动制孔中得到验证。 主要性能指标:1. 可加工孔直径范围为Φ3~Φ8mm,孔径公差H9级;2. 制孔效率为15个/h;3. 孔定位精度为±0.3mm,重复定位精度为±0.2mm;制孔执行器的重量约为45kg,安装方式灵活,具有同轴式、悬挂式以及侧面式三种安装方式。
北京航空航天大学 2021-04-13
侧面六孔可互换牵开器
该器由齿条板、固定臂、活动臂、摇柄把、活动档板、拨轮组成。固定臂和活动臂的侧面各有三只孔。四只活动档板可根据病人不同年龄、不同体重的需要在孔与孔之间调节距离。手术野暴露明显,四点撑开胸骨,不易使胸骨骨折,共有二套4个不同型号档板,钛合金制作。
西安交通大学 2021-01-12
硅通孔结构及其制造方法
本发明公开了一种硅通孔结构的制造方法,包括以下步骤:将硅片的厚度减薄至 5 微米至 20 微米;去除硅片表面的所有绝缘层;在硅片的导电区表面和绝缘区表面制作掺杂掩膜,以对导电区和绝缘区分别进行粒子掺杂,绝缘区与导电区掺杂的粒子的极性相反;在粒子掺杂完成后去除掺杂掩膜;在导电区表面覆盖金属电极;在硅片的表面除金属电极之外的区域覆盖绝缘层。本发明的方法制造工艺简单,可避免刻蚀、绝缘处理等工艺对硅片的破坏,并能够提高制造硅通孔结构的成品率。本发明还公开了一种硅通孔结构。
华中科技大学 2021-04-11
02004打孔器刮刀
宁波华茂文教股份有限公司 2021-08-23
六孔豪华防尘盖插座
备注:以上是六孔豪华防尘盖插座的详细信息,如果您对六孔豪华防尘盖插座的价格、型号、图片有什么疑问,请联系我们获取六孔豪华防尘盖插座的最新信息。 咨询电话:0577-67473999
温州市育人教仪制造有限公司 2021-08-23
开关电容型电力电子变压器
在家用或商用电器、通信电源系统中通常采用低功率、低电压的自耦变压器来获得不同数值的交流电压,但是自耦变压器同任何电磁变压器一样,效率低并且会产生相当大的噪声,与此同时用于生产自耦变压器的材料金属铜成本较高,经济效益不佳。本发明提出提供一种基于桥式模块化多电平双向开关电容交流-交流变流器的电力电子变压器,可实现升、降压双向交流-交流变换,及其幅值调节。该开关电容型电力电子变压器仅由一定数量的电容和开关组成,无磁性元件,具有效率高、体积小、重量轻、功率密度大、易集成等优点。
厦门大学 2021-04-11
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