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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
一种催化分解磷石膏的方法
本发明涉及一种催化分解磷石膏的方法。其技术方案是:按磷石膏和炭化稻壳的质量比为(20——1)︰1,将磷石膏和炭化稻壳混合均匀,制得混合料。再将所述的混合料放入管式炉中,在600——900℃条件下进行催化分解反应,反应时间为60——180min,反应得到的二氧化硫气体直接制硫酸,反应得到的固体产物为活性石灰、或为硅酸钙、或为活性石灰和硅酸钙。其中:所述磷石膏的粒度为0.175——0.043mm,磷石膏的CaSO4为70——95wt%;所述炭化稻壳的粒度为0.175——0.043mm,炭化稻壳中:C为10——80wt%,SiO2为19——89wt%。本发明不仅能有效降低反应温度、加快反应速度、减少能耗和降低生产成本,且能实现对固体产物成分的精确控制。 (注:本项目发布于2014年)
武汉科技大学 2021-01-12
磷酸盐无机铸造粘结剂悬浮液固化剂制备方法和应用
研发阶段/n本发明公开了一种磷酸盐无机铸造粘结剂悬浮液固化剂及其制备方法。在醇类溶剂中,加入有机树脂,搅拌至完全溶解后加入有机酸,再搅拌使之完全溶解后加入粉状氧化镁,再搅拌分散均匀,制得该悬浮液固化剂。本发明还公开了该固化剂在铸造工业中的应用。该磷酸盐无机铸造粘结剂固化剂制备方法简单,所用原料易得,成本较低;该固化剂具有高效、无毒、高悬浮率、高含固量、与粘结剂反应速度适中等优异性能;用该固化剂与无机粘结剂固化所粘结的铸造砂模,固化强度高,固化性能稳定,在混砂过程中无飘灰现象,不会产生粉尘污染,易于在
湖北工业大学 2021-01-12
造影剂r1 核磁共振造影剂驰豫率测试仪
产品详细介绍产品简介:   PQ001核磁共振造影剂驰豫率测试仪是一款经典的小核磁,专为核磁共振造影剂研究应用设计开发而成,该设备配套有造影剂专用弛豫时间测试软件,可以直接测试得到不同浓度造影剂样品的T1、T2弛豫时间,R1、R2弛豫速率以及造影剂样品的弛豫效率r。弛豫时间测试过程非常简单,样品无需特别配置,软件实现中英文双语选择界面,操作简便,易学易用。技术指标:1、磁体类型:永磁体;2、磁场强度:0.5±0.08T,仪器主频率:21.3MHz;3、探头线圈直径:15mm;应用解决方案:1、Gd类,Fe类,Mn类等核磁共振造影剂T1、T2弛豫时间测试,弛豫效率r测试; 2、细胞液弛豫测试  .....应用案例一:T2弛豫时间测试应用案例二:T1 弛豫时间测试应用案例三:r2弛豫效率测试造影剂专用测试软件注:仪器外观如有变动,以产品技术资料为准。
上海纽迈电子科技有限公司 2021-08-23
以PASP为主剂的绿色水处理剂及促进叶菜作物 营养吸收的技术
PASP既是一种应用于水处理和农作物增产的新技术,也是一种绿色环保的新材料和新产品。与目前大量使用的含磷的水处理药剂容易造成水域污染和富营养化相比,由于PASP不含磷,可以避免水体富营养化更加符合环保的要求的特点。PASP除了有明显的水处理阻垢效果外,还发现可应用于水处理中作为防腐蚀的缓蚀剂,以及应用于农业蔬菜和瓜果等增产。本技术采取天冬氨酸单体的本体热聚合一步反应制备合成,可以降低成本,有较好的性价比和经济效益。
华东理工大学 2021-04-11
一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂及制备方法
项目成果/简介:本发明涉及一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.该菌剂由吉氏贪铜菌制成,为球形固体颗粒,表面光滑,富有弹性,机械强度好,吉氏贪铜菌保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏日期:2015年8月7日,保藏号CGMCC?No:11179.该菌剂的制备操作步骤如下:1.在LB固体培养基中活化吉氏贪铜菌,得到活化菌种;2.将活化菌种接种于LB液体培养基中,摇床培养,得到菌悬液;3.将菌悬液离心分离得到湿菌体;将湿菌体和海藻酸钠水溶液混合得到混合液;将混合液加入到等体积的氯化钙溶液中,静置,过滤,收集沉淀的固体物质,即得到球形固体颗粒状的用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.通过降解实验发现,该菌剂对2,4-D的降解效果良好.
安徽农业大学 2021-04-10
一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂及制备方法
本发明涉及一种用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.该菌剂由吉氏贪铜菌制成,为球形固体颗粒,表面光滑,富有弹性,机械强度好,吉氏贪铜菌保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏日期:2015年8月7日,保藏号CGMCC?No:11179.该菌剂的制备操作步骤如下:1.在LB固体培养基中活化吉氏贪铜菌,得到活化菌种;2.将活化菌种接种于LB液体培养基中,摇床培养,得到菌悬液;3.将菌悬液离心分离得到湿菌体;将湿菌体和海藻酸钠水溶液混合得到混合液;将混合液加入到等体积的氯化钙溶液中,静置,过滤,收集沉淀的固体物质,即得到球形固体颗粒状的用于降解苯氧羧酸类除草剂残留的菌剂.通过降解实验发现,该菌剂对2,4-D的降解效果良好.
安徽农业大学 2021-04-29
粉煤成型及催化热解-活化耦合多联产技术
煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及,煤炭在开采过程中的块煤率降低,粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远,如不加以合理利用,会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题,成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床(自有专利技术),在实现粉煤热解加工利用的同时,多联产兰炭(或高附加值的活性炭)和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项,发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。
西安科技大学 2021-04-11
腈水解酶催化制备亚氨基二乙酸项目
亚氨基二乙酸(IDA)是生产除草剂草甘膦的重要中间体。它也被用于生产新型两性铬络合 品红染料、漂白活化剂、顺铂类抗癌药物等。目前生产亚氨基二乙酸主要有化学合成法和生物 合成法。利用高效、高酶活、稳定的产腈水解酶生产亚氨基二乙酸,符合绿色化学的发展方 向,有着化学方法无可比拟的优越性。本项目筛选到一株高效、高酶活、稳定的产腈水解酶的 菌株,一步水解得到所需的亚氨基二乙酸。 本项目通过筛选适合的菌株、对菌株发酵优化以及整个催化过程的优化,最后分离纯化得 到亚氨基二乙酸。整个反应过程条件温和、操作简单、无副产物产生。
华东理工大学 2021-04-11
固定源烟气处理稀土催化材料的应用与开发
"本成果主要依托国家“863”计划(课题名称:固定源烟气处理稀土催化材料的应用与开发,课题编号:2015AA03A401),由南京大学,石河子大学,新疆天富集团有限责任公司三家单位共同研发完成。南京大学董林教授为项目负责人。 董林教授团队长期以来致力于稀土基催化剂的制备科学和表面物理化学性质研究以及有关大气分子污染物的吸附、催化消除方面的应用技术探索。基于前期相关工作积累,成功开发出了低温稀土铈基催化剂配方。 经石河子大学的工业放大及新疆天富南热电有限公司的侧线运行,该配方可以满足在100 ℃运行3000 h以上的寿命及稳定性测试,脱硝效率达55 %以上,并且通过了2000 m3/h级侧线验证(图1)。 该项技术的试验成功,填补了我国在超低温(100 oC)脱硝领域的空白,为燃煤烟气高效除尘脱硫脱硝提供了一条新的技术途径。 同时,通过课题的实施,还达到了去除“白烟”的效果,实现了能源利用和环境保护“一体化”,满足了国家对大气环境保护的实际需要。 随着燃煤电厂尾端烟气脱硝工艺的实施,不仅解决了氮氧化物超低温催化消除的问题,而且符合国家当前“超洁净”排放的趋势,有望在各大电厂及工业窑炉等推广使用。 经石河子大学的工业放大及新疆天富南热电有限公司的侧线运行,该配方可以满足在100 ℃运行3000 h以上的寿命及稳定性测试,脱硝效率达55 %以上,并且通过了2000 m3/h级侧线验证。该项技术的试验成功,填补了我国在超低温(100 oC)脱硝领域的空白,为燃煤烟气高效除尘脱硫脱硝提供了一条新的技术途径。 同时,通过课题的实施,还达到了去除“白烟”的效果,实现了能源利用和环境保护“一体化”,满足了国家对大气环境保护的实际需要。 随着燃煤电厂尾端烟气脱硝工艺的实施,不仅解决了氮氧化物超低温催化消除的问题,而且符合国家当前“超洁净”排放的趋势,有望在各大电厂及工业窑炉等推广使用。 经过国家“十五”和“十一五”的多年攻关,我国除尘和脱硫技术已相对成熟,但是关于氮氧化物治理方面的研究工作起步较晚,目前仍面临诸多挑战,特别是超低温条件(100-150 oC)下的脱硝技术。 基于国家当前严峻的大气环境污染现状及燃煤电厂在现有烟气处理运行模式下遇到的种种问题,我们创新性地提出了“除尘-脱硫-低温脱硝”技术路线(图2),即在电厂原有设备的尾端进行烟气脱硝处理。 与传统脱硝技术路线相比,本项目的研究成果具有以下显著特点: 1. 采用了新型工艺路线 传统燃煤电厂烟气处理多采用“脱硝-除尘-脱硫”的工艺路线(图2上)。这一路线能够很好地利用高温烟气,但催化剂寿命受制于粉尘的冲刷,通常只能稳定运行2-3年。 本课题采用“除尘-脱硫-低温脱硝”的技术路线(图2下),即在电厂原有设备的尾端进行烟气脱硝处理,既可以作为氮氧化物“超洁净”排放的有效保障,也可以作为脱硝工艺的新技术路线使用。 同时,由于烟气经过前期除尘和脱硫后,干扰组分(粉尘、SO2和碱重金属等)极大减少,这有利于催化剂长时间稳定运行。 2. 开发低温稀土基超低温脱硝催化剂填补了国内外研究领域空白 目前,我们开发的超低温脱硝催化剂经2000 m3/h级烟气流量侧线试验后,已连续稳定运行3000 h以上,脱硝效率保持在55 %以上,远远低于目前已有工业应用报道的脱硝催化剂温度(如,荷兰壳牌公司生产的TiO2-V2O5催化剂工作温度最低,为140 oC),进一步拓展了脱硝催化剂的最低工作温度区间(图3)。
南京大学 2021-04-10
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