木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验。结果表明:生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强。其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升了厌氧发酵系统的甲烷累积产量(4.9%)、最大甲烷日产率(15.0%)以及水解速率(15.6%),也缩短了发酵延滞期。此外,杨木生物炭的灰分含量对厌氧发酵也有重要影响。当灰分含量为2.6 g·L^-1时,对厌氧发酵系统影响最大,在提升厌氧发酵系统的缓冲能力、最大甲烷日产率(14.4%)的同时,也缩短了延滞期(11.8%),灰分含量过高或过低均不利于系统产甲烷。

不同碱料比活化的木质素生物炭对木质素生物炭/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以木质素为前驱体、氢氧化钾(KOH)为活化剂,利用热解法制备了不同碱料比(KOH与木质素的质量比)的木质素生物炭(LBC),并以LBC为填料、高密度聚乙烯(HDPE)为基体,采用开炼-热压的工艺制备了LBC/HDPE复合材料,对LBC进行了官能团和孔结构表征,对LBC/HDPE进行了性能测试。高温炭化后的LBC极性官能团减少,低碱料比时,LBC主要发生微孔造孔行为,高碱料比时,造孔行为进一步加强,且会发生微孔发展成介孔或大孔的扩孔行为,碱料比为5∶1时制备的LBC的比表面积和孔体积最大,分别达到1835.48 m^(2)/g和1.34 cm^(3)/g。随着碱料比的提高,LBC在HDPE中的分散性和相容性得到改善,复合材料的界面微相分离现象减弱,当碱料比为3∶1时,LBC3/HDPE复合材料的综合力学性能较优,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为29.11 MPa、27.87 MPa和7.11 kJ/m^(2)。LBC的加入,可提高复合材料的热稳定性,同时使复合材料的储能模量和损耗模量增加。

木质纤维素生物炭对亚甲基蓝和四环素的吸附对比研究

以木质纤维素为原料,采用限氧热解法制备木质纤维素生物炭,以亚甲基蓝和四环素为目标污染物,通过批试验方法考察了生物炭热解温度和溶液初始pH值条件等对吸附的影响,以及吸附的动力学和热力学。研究结果发现,热解温度为300℃时木质纤维素生物炭对2种污染物的吸附能力最强。酸化和未酸化处理木质纤维素生物炭对2种污染物的吸附能力有明显的差异,溶液初始pH值条件对吸附过程有较大影响。吸附动力学研究表明,2种污染物在木质纤维素生物炭上的吸附可能以化学吸附为主。由Langmuir吸附等温方程知,298 K时木质纤维素生物炭对亚甲基蓝和四环素的最大吸附量分别达到437.6 mg/g和1090.1 mg/g。热力学分析证明生物炭对2种污染物的吸附过程均为自发和吸热过程。