氮磷共改性浒苔基多孔炭的制备及其电化学性能

文章以浒苔和磷酸氢二铵为原料,通过炭化和活化制备了氮磷共改性浒苔基多孔炭(EPAP-PC-3)。与未经氮磷共改性处理的浒苔基多孔炭(EP-PC)相比,其在2~6 nm内的中孔结构得到了显著发展,这有利于提高多孔炭有效比表面积和减小离子迁移的阻力;EPAP-PC-3的表面含有适量的含氮和含氧官能团,使其能够保持良好的表面润湿性,而C元素的原子百分比含量和石墨化N的相对强度百分比含量的增加能够增强其导电性,降低电阻;受益于发达的孔隙结构和优异的表面化学性质,在1 A/g的电流密度下,EPAP-PC-3的质量比电容高达311.9 F/g,比EP-PC提高了约29%,而且它具有卓越的倍率性能和长循环性能。

生物质飞灰超声波辅助滤洗试验

生物质发电锅炉产生的飞灰一般用作建筑原料和肥料生产的辅料,然而飞灰中的有害成分会降低建筑材料的稳定性,造成农田重金属富集。因此,飞灰原料的预处理和适用性改善成为关键。以生物质电厂飞灰为原料,筛分得到粒径<0.2 mm的细灰,将细灰与去离子水配制浆液,采用超声辅助浸出、过滤处理;考察超声时间、浆液温度、固液质量比对宏量金属元素K、Na、Zn、Ca以及4种微量重金属元素Co、Cr、Ni、Pb浸出的影响规律,并探索适宜的操作参数。结果表明,试验采用的细灰富含CaO、SiO_(2)和K_(2)O。对于宏量金属元素,超声时间1~30 min,随时间延长金属元素浸出质量浓度和浸出量增大且趋向恒定,而Ca^(2+)由于发生碳酸化反应而先增大后缓慢减小。浆液温度25~70℃时,浆液浸出生成Ca^(2+)离子和碳酸盐化受温度影响尤其显著,随浆液温度升高,Ca^(2+)浸出质量浓度先增大后减小,其他金属元素浸出质量浓度和浸出量均增大。固液质量比1∶3~1∶6时,随固液质量比减小,金属元素浸出质量浓度降低,而金属元素浸出率增大。超声时间20 min、浆液温度50℃、固液质量比1∶5时,钾元素浸出率达到47.22%。超声时间、浆液温度和固液质量比对于微量重金属元素的浸出过程存在一定影响,在试验参数范围内重金属浸出率和浸出量维持在很低水平。典型操作参数为:超声时间30 min、浆液温度25℃、固液质量比1∶5时,Co、Cr、Ni和Pb四种重金属元素浸出率分别低于0.10%、0.30%、0.05%和0.10%。综合考虑技术系统实施和运行成本,适宜的超声时间为15~20 min、浆液温度为40~50℃、固液质量比为1∶3~1∶5。通过对比超声处理的浸出液和残渣中关键碱金属元素、硫和氯元素,宏量可溶性元素大量迁移至滤液中,且微量重金属含量极低,浸出液用作肥料和土壤调节剂具有现实意义。由于可溶性碱金属盐以及氯化物的滤出,残渣中其含量明显减少,有利于将其用作工业建材原料。

生物质飞灰未燃尽炭制备活性炭及其超级电容性能研究

生物质燃料在锅炉中经过热解和燃烧后,飞灰中含有孔隙丰富的未燃尽炭。但其孔隙率和比表面积无法满足商用超级电容炭的要求,改善材料孔隙结构的活化方法成为未燃尽炭提质改性的关键。本研究通过对筛分粒径>0.2 mm的未燃尽炭进行KOH一步活化处理后发现,在浸渍比3.5∶1时活性炭拥有较大的比表面积(1982 m^(2)/g),且在电流密度1 A/g时比电容可达207 F/g。以上结果表明,未燃尽炭基活性炭制备的电极双电层超级电容性能优良,而为生物质飞灰的高附加值利用提供了参考。