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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
一种改良的Grocott六胺银染色方法及其应用
本发明公开了一种改良的Grocott六胺银染色方法及其应用。该染色方法包括石蜡组织切片的制作步骤、染色步骤、脱水透明步骤以及封片步骤,其中,在所述石蜡组织切片的制作步骤中,将切好的蜡片粘附于经APES处理的载玻片上。该方法解决了染色过程容易脱片的缺陷,特别是对于体型较小的西花蓟马,未脱片率达到70%以上。另外,本发明染色方法得到的切片的虫体内部组织显红色,虫体内的芽生孢子呈现黑色,清晰可见,染色效果极佳。
青岛农业大学 2021-04-11
以二胺为桥基的叶酸修饰荧光染料探针的方法
本发明提供一种以二胺为桥基的叶酸修饰荧光染料探针的方法,该方法以一定C链长度的直链二胺为桥基,在叶酸修饰荧光染料探针的合成路线中,通过二胺两端的-NH2分别与荧光染料及叶酸上的-COOH基团之间的酰胺反应而实现三者的相连,从而构成荧光染料-二胺-叶酸结构的荧光染料探针。本发明的效果为该方法在叶酸修饰荧光染料探针的合成路线中,添加二胺作为桥基,增加荧光染料和叶酸之间的C链长度,减小染料分子和叶酸之间的空间位阻效应,提高叶酸修饰的荧光染料探针合成产率。
天津城建大学 2021-04-11
简单酮高效、高选择性不对称还原胺化
采用钌作为金属源,便宜的醋酸铵作为胺源,在氢气作为还原剂的条件下,直接对简单烷基芳基酮进行了不对称还原胺化得到非常有价值的手性伯胺,并且取得了高效、高选择性以及宽的底物范围的结果 了展示该反应的实用性,作者通过该方法克级规模合成了三种药物的关键手性中间体,分别为Tecalcet hydrochloride(治疗甲状旁腺机能亢进)、盐酸西那卡塞(Cinacalcet,用于治疗进行透析的慢性肾病(CKD)患者的继发性甲状旁腺功能亢进症)以及利凡斯的明(Rivastgmine,胆碱酯酶抑制药,阿尔茨海默病治疗药),证明了该催化体系在药物合成中具有巨大的潜在应用价值。
南方科技大学 2021-04-13
一种利用有机胺还原制备银纳米线的方法
本发明公开了一种利用有机胺还原制备银纳米线的方法,包括如下步骤:(1)将银前驱体溶液、表面活性剂溶液、卤素无机盐溶液以及有机胺溶剂混合,银前驱体溶液、表面活性剂溶液、卤素无机盐溶液中所用的溶剂均为水;(2)将混合溶液置于恒温条件下加热反应;(3)分离得到所述纳米线,置于乙醇中制成分散液。本发明具有以下优点:(1)该制备方法反应条件简单,原料成本低;(2)该制备方法反应时间短,产量高,适合工业生产;(3)该方法制得产物
华中科技大学 2021-04-14
双氰胺-甲醛系列工业废水处理剂
一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 近些年来,人工合成有机高分子絮凝剂已经在给水和废水处理中得到广泛应用。使用人工合成有机高分子絮凝剂,沉降速度快,这样既缩短了作业时间,又提高了设备的利用率,从而增加了处理能力。 项目特色和创新之处:双氰胺-甲醛系列阳离子聚合物是一种新型阳离子有机絮凝剂。该聚合物的合成是以双氰胺与甲醛的反应为主反应,通过加入不同的添加剂,改变聚合物的官能团、分子量及电荷密度,以适应不同性质废水的处理,在废水处理中,该系列聚合物可以单独使用,也可以和一定量的无机絮凝剂混合使用。实验结果表明,处理印染废水、工业含汞废水、造纸废水、石油浮渣废水和染织废水时,双氰胺-甲醛聚合物与硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、硅藻土等混合使用,既可显著地降低色度,又可降低聚合物的用量,还可以大幅度降低悬浮物和COD值。
南开大学 2022-07-29
氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统及其优化调控方法
(专利号:ZL 201510464978.8) 简介:本发明公开了一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统及其优化调控方法,属于大气污染治理技术领域。本发明中首先确定了氨法脱硫系统中的模型参数;输入上述模型参数,并设定一初始pH值、氧化空气量Q以及S4+和S6+的初始浓度,利用+4价硫的氧化率模型计算浆液池内+4价硫的氧化率;将计算得到的+4价硫氧化率带入进行检验,若不成立,则调整和的值重新计算,直至成立,并将得到的氧化率与工程中的设定值进行比较,并通过调整模型中的pH值、氧化空气量Q、和的值,使+4价硫的氧化率能够满足工程要求。本发明中的氧化率模型能够对氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统的设计和运行提供理论指导,进而提高氨法脱硫技术的稳定性和经济性。
安徽工业大学 2021-04-11
高浓度氨氮废水处理与资源化技术及示范
1. 背景随着工农业生产的不断发展和人民生活水平的提高,氨氮的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源并引起了社会各界的关注。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一,对饮用水的安全构成一定的威胁。如何进一步削减工业废水氨氮/总氮的排放总量,是改善水质富营养化状况的根本措施。2. 关键技术:高效吹脱与氨资源化技术及装置3. 技术原理本项目针对传统氨氮吹脱技术目前存在的缺点,通过对氨吹脱塔填料及塔内件结构等的改进,强化气液传质过程,在提高氨去除效率的同时,降低气液比,缩短吹脱时间,从而显著降低能耗;同时开发新型氨吸收-解吸溶剂,采用高效吸收-解吸技术获得一定浓度的氨水,从而实现吹脱气中氨的高效回收与资源化,同时吸收-解吸溶剂能循环使用,从而消除二次污染,变废为宝,进一步降低氨氮吹脱技术的运行成本;进而运用集成化技术,对氨氮吹脱技术和氨高效回收资源化技术进行优化集成,形成高效、节能、低成本的高浓度氨氮废水处理与资源化预处理集成技术,满足工业企业对高浓度氨氮废水处理的技术需求。
南京工业大学 2021-04-13
靶向鞘氨醇转运受体(SPNS2)的抗肿瘤药物开发
磷酸鞘氨醇转运蛋白(Spns2)是磷酸鞘氨醇转运过程中的关键 蛋白,多项研究表明,Spns2 在肿瘤转移过程中发挥着重要作用,是 抗肿瘤转移药物开发的新型靶点,国内外尚未有以该靶点开发的药物上市。具有较大的市场机遇。 本项目组前期研究中筛选出了一系列 Spns2 抑制剂,发现候选药 物 S1P-A1 对肿瘤转移具有很好的抑制作用。体外研究结果显示其对 乳腺癌,结肠癌等肿瘤细胞的转移具有很好的抑制作用,对部分细胞 的 IC50 小于 1µM,体内实验结果显示其对黑色素瘤、乳腺癌、肝癌 的肺转移抑制率可达 90%以上,显著延长模型小鼠的生存期,有望开 发为抗肿瘤转移的 1 类化药新药。 目前该药的成药性评价工作已经基本完成,该药成药性良好。药 学研究工作包括药物的结构确证、质量研究、加速稳定性及长期稳定 性研究工作已经完成;药代动力学研究已经完成,初步获得了药物的 药-时曲线,达峰时间及达峰浓度;药物制剂研究工作基本完成,药物 可以制备成口服片剂、胶囊剂、散剂、注射剂等;药物的安全性评价 预实验已经完成,该药对成年大鼠无明显毒性。该项目后期将进一步 对候选药物 S1P-A1 进行临床前研究,按照 CFDA 的要求,完成正式 的药效学实验及药学研究,药代研究和安全性评价试验,最终申报临 床试验批件。 预期产生的经济效益: 临床肿瘤病人的死亡 90%是由于肿瘤转移引起的,肿瘤的术后转 移亦是临床常见现象。目前抗肿瘤转移药物疗效并不理想,而且毒副 作用较大。抗肿瘤转移药物的市场潜力巨大,该药若能开发成功将可 以填补抗肿瘤转移药物缺乏的市场空白。 合作方式及条件: 希望进行专利转让,或者与投资者共同开发,申报临床试验批件, 并进行临床研究。
南开大学 2021-04-13
《应用催化B:环境》报道我校合金界面促进氨电合成新突破
近日,国际知名学术期刊《应用催化B:环境》(Applied Catalysis B-Environmental)以“相分离的铜银合金界面应力诱导界面铜缺陷促进氮气活化和电还原反应”(Phase-separated CuAg alloy interfacial stress induced Cu defects for efficient N2activation and electrocatalytic reduction)”为题,在线报道了我校化学化工学院在氮气(N2)电合成氨(NH3)领域的最新研究成果。
广西大学 2022-09-27
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