微量生物炭表面酸性官能团质量摩尔浓度定量分析方法

表面官能团是生物炭的重要组成部分,其种类与数量对生物炭的性质、性能和应用有很大影响。现有碳材料表面官能团定量分析主要方法为Boehm滴定法,该方法耗炭量大、操作步骤多、耗时长。为此,通过构建质子消耗模型、编写Python程序、进行酸碱滴定实验、调试模型参数,建立一种微量生物炭表面官能团质量摩尔质量摩尔浓度定量分析方法,能够快速测量微量生物炭的表面官能团质量摩尔浓度与对应的酸解离常数p K_(a)。通过调整参数、训练模型,分析此方法适用的生物炭质量范围,发现测试样品质量为50 mg时模型的均方误差E_(MS)<0.002,迭代次数设置为20000时模型的E_(MS)<0.001,表明测量结果准确度较高。该方法测定的生物炭表面官能团总量与Boehm滴定法的相对误差在2%以内,且生物炭用量缩减95%、测量时间缩短10 h以上、实验操作步骤大幅简化,满足生物炭表面官能团定量分析微量、快速的技术需求。

生物质发酵余热回收系统优化设计与性能分析

为了解决生物质好氧发酵热能难以有效回收的问题,以玉米秸秆为主要原料,采用热交换法,搭建了100 L规模发酵装置和热回收系统,用于回收堆肥蒸汽中的显热和潜热。利用电加热方式模拟好氧发酵产热,从流体流量、设备保温、蓄水量和换热面积多个方面对余热回收工艺进行优化设计,并测试了优化后系统的产热和热回收效果。结果表明,流体流量、水箱保温和蓄水量对系统热回收性能影响较大。在模拟产热方式下,水箱温度能够从17℃升至40℃以上。最终,采用间歇性热回收方式,系统平衡热回收效率达到57%以上,平均热回收功率达到274 kJ/h以上,实现了发酵余热的高效回收。