Characteristics of activated carbon prepared from Chinese fir sawdust by zinc chloride activation under vacuum condition

The preparation of activated carbon from Chinese fir sawdust by zinc chloride activation under both nitrogen atmosphere and vacuum conditions was carded out in a self-manufactured vacuum pyrolysis reactor. The effects of the system pressure and the activation condition （nitrogen or vacuum） on pore development were investigated. The results show that both high quality activated carbon and high added-value bio-oil can be obtained simultaneously via vacuum chemical activation. The characteristics of the activated carbons produced under vacuum conditions are better than those prepared under nitrogen atmosphere. The performance parameters of the activated carbon obtained under vacuum conditions are as follows： the pore size distribution is mainly microporous, the Brunauer-Emmett-Teller （BET） surface area is 1 070.59 m^2/g, the microporous volume is 0.502 4 cm^3/g, the average pore size is 2.085 nm, and the iodine adsorption value and the methylene blue adsorption value are 1 142.92 and 131.34 mg/g, respectively. The activated carbon from vacuum chemical activation has developed micropores, and the N2 adsorption equilibrium constant of the corresponding activated carbon gradually increases with the decrease of reaction system pressure.

氯化锌法制备杉木屑活性炭的研究

采用正交试验方法探讨了以杉木屑为原料,通过氯化锌活化法制备活性炭。以活性炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值为考察指标,选择氯化锌质量分数、浸渍比、活化温度和活化时间设计正交试验表。结果表明,在氯化锌法制备杉木屑活性炭的工艺中,活化温度是最主要的影响因素。通过综合考虑各因素的影响,得到最佳的工艺条件:氯化锌质量分数55%,浸渍比1∶1,活化温度550℃,活化时间70 min。在此条件下制备得到的活性炭BET比表面积可达1 956.71 m2/g,总孔容1.096 cm3/g,平均孔径为2.42 nm,亚甲基蓝吸附值为240 mg/g,碘吸附值为1 311.04 mg/g。

真空化学活化法制备活性炭

以杉木屑为原料,采用氯化锌活化法,在真空条件下热裂解制备了活性炭.对比了真空与常压条件制备的活性炭的微孔性质、吸附性能及表面形貌,探讨了体系压力、裂解终温、保温时间对活性炭吸附性能的影响.结果表明,所制活性炭吸附性能优良,性能明显优于常压条件制备的活性炭.在体系压力10.5kPa、升温速率5℃/min、裂解终温450℃、保温时间60min时制备的活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附率分别为1030.43和343.92mg/g.

杉木木屑及改性对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以天然杉木木屑（RFS）和改性杉木木屑（MFS）为吸附剂，对亚甲基蓝（MB）的吸附性能进行考察，探讨了吸附剂投加量、溶液起始DH、MB初始含量、吸附时间及助剂等因素对吸附的影响。结果表明，改性能够提高杉木木屑对MB的吸附性能，当MB的质量浓度为100mg／L时，RFS和MFS的优选投加量分别为4．0g／L和2．0g／L；溶液在pH为4～12的条件下，RFS和MFs对MB的吸附容量变化不大，说明这2种木屑对染液的酸碱波动具有较好的耐受力：RFS和MFS的吸附量随MB初始含量的升高而升高；NaCl、阴离子表面活性剂（SDBS）对吸附影响不大，而阳离子表面活性剂（CTAB）则会明显抑制MB的吸附；2种木屑对MB的吸附均符合准2级动力学模型，吸附等温模型拟合最符合Langmuir等温模型，RFS及MFS对MB的Langmuir吸附量分别为58．5、119mg／g。

杉木屑分段热解制备木醋液及其特性研究

以杉木屑为原料,在固定床反应器上研究了分段热解制备木醋液及其特性。实验结果表明:≥150～250℃为杉木屑热解最活跃阶段,木醋液得率最高,达到34.09%;在该温度段木醋液组分中GC含量最高为酚类物质,其次为酸类物质。木醋液中有机物GC含量随热解温度升高而增加,当热解温度大于150℃后,有机物可达48%左右。不同热解温度段各类有机物GC含量不同,酸类物质在0～150℃最高(64.84%),酚类(54.13%)和酮类(17.95%)物质在≥250～350℃最高,醛类物质在≥150～250℃最高(17.15%)。

热解工艺对木醋液制备及性质的影响

以杉木屑为原料,在固定床反应器上探讨了热解条件对杉木屑制备木醋液及其性质的影响,结果表明:热解温度是主要影响因素,在热解温度450℃、升温速率10℃/min、氮气流量100 mL/min的热解工艺下,粗木醋液产率可达57.13%,精制醋液产率可达38.20%。杉木屑热解制备得到的木醋液的6类主要化学成分中,酸类和酚类物质为主要成分,约占总含量的2/3,其次是醇类、酮类和醛类,酯类含量较少。热解工艺条件对木醋液的组成和含量有显著影响,热解温度影响酸类、酚类和醇类含量,升温速率影响酸类和醇类含量,氮气流量影响酚类和醇类含量,酮类、醛类和酯类含量基本不受影响。

[Psmim]HSO_4离子液体催化液化木材及其产物表征

合成了1-磺酸丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体([Psmim]HSO4),对其结构进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振(13C NMR)表征。以正辛醇为溶剂,初步考察了该离子液体对杉木屑液化的催化性能,并对残渣、重油和轻油液化产物进行了FT-IR、X射线粉末衍射(XRD)、热重分析(TG)、气质联用(GC-MS)表征。FT-IR和13C NMR分析结果证实了合成产物与目标离子液体结构一致。液化实验结果表明该离子液体具有较好的催化液化性能,10 g杉木屑、60 g正辛醇在催化剂用量8.6 mmol、150℃、60 min条件下,木屑的液化率达66.5%。液化残渣表面的木质素衍生物含量高;轻油主要由纤维素和半纤维素的液化产物组成,重油主要由木质素的液化产物组成。

榆黄蘑“宁黄16号”松杉木屑分离、驯化和栽培研究

从榆黄蘑1号分离驯化得到的“宁黄16号”是适应松杉木屑栽培的菌株。“宁黄16号”菌丝生长适应温度范围广（15-30℃），发菌时间短（24-28d），在松杉木屑培养料上室内栽培的生物学效率达63．6％。

杉木屑栽培香菇的研究

为降低香菇栽培对阔叶树资源的消耗和研究杉木屑代替杂木屑栽培香菇的可行性,通过对杉木屑与杂木屑的化学成分的分析检测、杉木屑栽培配方与品种筛选、香菇营养与毒性检测等试验,结果表明,杉木屑除半纤维素含量明显较低外,其它化学组成及含量与杂木屑基本相近,可部分替代杂木屑栽培香菇,添加比例需严格控制在50%以内,才能保持杂木屑常规配方的香菇产量水平,若杉木屑的添加比例控制在30%以内,香菇产量显著高于杂木屑常规配方,同时发现添加10%的棉籽壳有促进发菌和提高香菇产量的效果。杉木屑栽培的香菇营养成分与杂木屑香菇相当或更优,食用安全、可靠。

杉木屑真空热解制备生物油的实验研究

以杉木屑为原料,进行了真空热解制备生物油的实验研究.考察了体系压力、热解终温、终温保持时间及升温速率等热解参数对生物油产率、生物油组分及其相对含量的影响.结果表明,热解终温为500℃、体系压力为20kPa、热解终温保持时间为60min、升温速率为60℃/min的条件有利于杉木屑真空热解制备生物油的生产,其产率达67%以上.真空热解过程中,慢速热解可得到较高的生物油产率.

杉木木屑对废水中Hg^(2+)的静态吸附研究

研究了未改性、HNO3改性和NaOH改性杉木木屑对水中Hg2+的吸附特性,并探讨Hg2+初始浓度、pH值、吸附时间和木屑用量对吸附率的影响。结果表明,杉木木屑对水中Hg2+具有较好的吸附效果,吸附率可达90%以上。杉木木屑对Hg2+的吸附动力学可用拟二级动力学方程描述。研究表明,利用酸碱改性杉木木屑制备废水中Hg2+吸附材料具有广阔的应用前景。

金针菇松杉木屑菌糠栽培猴头菇的技术研究

为降低猴头菇生产成本和解决松杉木屑工厂化栽培金针菇菌糠利用问题,研究了金针菇菌糠营养成分和不同配方对猴头菇产量及经济效益的影响。结果显示:金针菇菌糠含有9.8%粗蛋白、32.3%粗纤维、1.2%粗脂肪、17.9%木质素和7.7%灰分;筛选出配方2是最佳的配方,比例分别为金针菇菌糠38%、棉籽壳20%、玉米芯30%、麸皮10%、碳酸钙2%,其产量和利润分别比对照组、配方1、配方3和配方4提高了9.67%、25.00%、6.12%、8.40%和115.91%、48.44%、46.15%、25.00%。为金针菇菌糠用于猴头菇大面积栽培提供了科学依据。

猴头菌新菌株宁猴6号的选育初报

采用多孢分离技术产生多个新组合 ,经驯化筛选获得猴头新菌株宁猴 6号 ,宁猴 6号为适合用针叶林木屑物料栽培的新菌株。生物学特性表明 :猴头菌宁猴 6号菌丝生长适温 2 5～ 2 8℃ ,子实体生长适温 15～2 0℃ ,菌丝生长期短 ,36～ 4 0d长满瓶底 ,栽培袋在常温下培养 4 3～ 5 0d菌丝满袋。室内栽培生物学效率达5 6 .0 0 % ,室外栽培生物学效率达 6 1.4 0 % ,子实体中型匀称近球型 ,柄短或无柄 ,刺长 0 .9～ 2 .2cm。宁猴 6号不仅适于阔叶木屑栽培 。

杉木锯木屑对落地机油吸附及解吸性能试验

试验使用汽机油为吸附对象,杉木锯木屑为吸油材料,按照回归正交设计方法进行试验,得到粒度、湿度和温度等因素影响木屑对机油饱和吸附量的回归方程,结果表明木屑湿度对饱和吸附量有极显著的影响;淋滤试验结果表明,木屑吸附机油程度与环境温度对机油的解吸迁移影响显著。试验结果为陆上机油泄露事故的无害化处理提供依据。

松杉木屑栽培香菇“宁香8号”的选育

香菇“宁香 8号”为适合用松杉木屑物料栽培的新菌株。生物学特性表明 :香菇宁香 8号适应范围广 (10～ 2 3℃ ) ,菌丝生长期短 (5 8～ 6 0d) ,生物效率高 (室内栽培 81.6 0 % ,生产中试 92 .85 % ) ,子实体中型匀称 ,柄细而短 ,伞厚 ,含水量低 ,最突出的是适应松杉木屑栽培。

亚/超临界甲醇体系中磷钼酸催化液化木粉

以杉木屑为原料,研究磷钼酸在亚/超临界甲醇条件下的催化液化性能,并探讨反应温度、反应时间、催化剂用量和杉木屑用量对杉木屑液化率的影响.结果表明该磷钼酸在亚/超临界甲醇条件下具有很好的催化液化性能.在150 m L甲醇、0.5 g催化剂、1 g杉木屑、240℃条件下反应30 min,液化率达到93.32%.采用SEM、FT-IR和GC-MS对液化残渣、轻油和重油进行表征.结果表明,残渣主要是由木质素或木质素衍生物组成;而液化产物轻油主要是由酯类、酚类、醛类、酮类等组成,主要是由纤维素及半纤维素与甲醇反应得到;而液化产物重油中的酚类物质主要是由木质素液化反应得到.

基于低共熔溶剂体系的氮掺杂超级电容炭

以杉木屑为原料,氯化锌和尿素为低共熔溶剂,炭活化后制备了氮掺杂活性炭,采用正交实验设计考察了浸渍比、活化温度和活化时间对活性炭电化学性能的影响。采用比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安、恒流充放电等表征手段研究了材料的孔隙结构和表面化学元素及电化学性能。研究结果表明:最佳工艺条件是浸渍比为4,活化温度为750℃,保温时间为3h。对活性炭的孔隙结构进行分析,可以发现低共熔溶剂活化后的活性炭有利于微孔的形成且比表面积可达到797.82m^(2)/g,氮含量为11.55%,其中氮元素化合态主要表现为吡啶型N、吡咯型N和石墨型N。在6mol/L的KOH电解液中,当电流密度1A/g时,可达233.85F/g的比电容,当电流密度增加到20A/g时,比电容依然能够维持在159.6F/g。

氮磷硫共掺杂生物质基多孔炭的制备及其电化学性能

为了提升农林废弃物在储能领域的高附加值利用,该研究以杉木屑为原料,磷酸三聚氰胺为磷、氮源,基于冷冻NaOH/硫脲体系溶解木质原料中纤维素,通过一步热解制备氮、磷、硫共掺杂多孔炭,并考察活化温度、NaOH/杉木屑质量比和冷冻条件对多孔炭结构及电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱(XPS,X-ray photoelectron spectroscop)和比表面积分析仪(BET,Brunauer-Emmett-Teller)研究多孔炭的表面结构和孔隙结构;采用循环伏安(CV,cyclic voltammetry)、恒流充放电(GCD,galvanostatic charge/discharge)和交流阻抗(EIS,electrochemical impedance spectroscopy)等测试手段表征其电化学性能。结果表明:随着活化温度和NaOH/杉木屑质量比的增加,多孔炭的表面积、全孔孔容和比电容呈现先增加后减小的趋势;冷冻条件和磷酸三聚氰胺的加入可以增加多孔炭的比表面积和全孔孔容,提升电化学性能。当活化温度900℃,NaOH/杉木屑质量比为1.2时,制备的氮、磷、硫共掺杂多孔炭的比表面积为2048 m^(2)/g,全孔孔容为1.655 cm3/g,介孔率为99.7%,氮、磷、硫的含量为3.41%、0.29%、1.40%。三电极体系下、6 mol/L KOH电解液中,当电流密度0.5 A/g时,比电容可达261 F/g。用NPS-900-1.2组装的对称超级电容器5 A/g电流密度条件下,比电容值为108 F/g,循环5000次后库伦效率接近100%,电容保持率为92%。对称的超级电容器功率密度为248 W/kg时,能量密度可达17.2 Wh/kg。该研究为农林废弃物制备高性能超级电容器提供了参考依据。

松杉木屑栽培金针菇菌糠再栽培双孢蘑菇试验

以双胞蘑菇‘As2796’为试材,采用50%、60%、70%松杉木屑工厂化栽培金针菇菌糠的3个比例配方为处理,以当地规范化稻草配方栽培双孢蘑为对照,对各个配方的菌丝生长情况、子实体农艺性状、生产效益等进行了比较分析。结果表明：菌丝生长情况和子实体外观性状差异不明显,3个不同用量的金针菇菌糠配方栽培双孢蘑菇的产量,与对照相比差异均达到极显著水平。试验筛选出经济效益配方为金针菇菌糠60%-70%、牛粪26%-36%、过磷酸钙2%、石灰2%。

生物质真空裂解制备磁性活性炭

以生物质杉木屑为原料、四氧化三铁为磁性添加剂、十六烷基三甲基氯化铵和聚氧乙烯月桂醚为复配表面活性剂,采用真空裂解技术,制备了杉木屑基磁性活性炭。考察了体系压力、活化温度、磁性剂质量分数和活化时间对磁性活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和磁性能的影响。单一因素变量试验结果表明:磁性活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附值随着各体系压力、活化温度和活化时间的增加而呈现出先增大后减小的变化规律性,而随着磁性剂添加质量分数的增加而降低。综合考虑各因素,确定其最优制备条件为体系压力10k Pa、活化温度450℃、磁性剂的质量分数10%和保温时间60 min,此条件下制备的磁性活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附值分别为935 mg·g^(-1)和315 mg·g^(-1),磁性活性炭的饱和磁化强度为8.24 emu·g^(-1),满足中等强度磁场磁选回收活性炭的要求。