磷酸法制备水热焦炭基活性炭及其结构表征

采取一种比较温和的方法,以水热焦炭为原料,磷酸活化制备高比表面积的活性炭。当磷酸与原料浸渍比为3,活化温度400℃,活化时间1 h时,活性炭的比表面积和总孔体积达到最大,分别为2192 m^2/g和1.269 cm^3/g。水热焦炭由玉米芯经过水热炭化形成。活性炭的吸附等温线表明其含有大量的微孔结构。环境扫描电镜和X-射线衍射结果表明制备的活性炭含有大量的不规则无定形结构。

葡萄糖水热过程中焦炭结构演变特性

为了解生物质水热炭化过程中焦炭的形成机制及其理化结构的演变机理,该文以葡萄糖为原料,利用高温高压反应釜,对葡萄糖在水热环境中炭化的反应过程和焦炭的表面物理结构及微观化学组成进行了系统的分析。研究发现,葡萄糖经过水热处理,可以获得富含炭微球的无定形水热焦炭,这些炭微球粒径分布在0.6～7μm之间,而通过控制水热过程的温度、葡萄糖添加量和停留时间,则可对其收率、形貌、化学组成等理化性质产生重要影响。在220℃,4h,6g/100mL的水热条件下,炭微球粒径最小且均匀,平均粒径约为1.54μm;在220℃,4h,12g/100mL的水热条件下,焦炭收率最高为38.92%。水热焦炭中含有大量的芳香环结构和含氧官能团,具有很强的亲水性,其表面碳化程度高于内核。水热焦炭的形成主要是一系列脱水、聚合、凝结、芳香化、胶体作用的结果。研究结果为生物质水热法制备炭微球的过程控制提供参考。

反应温度和停留时间对纤维素水热解产物理化特性的影响

为了解纤维素在水热降解过程中产物的理化特性及其形成机制,该文对生物质主要组分—纤维素的水热降解特性进行了系统地研究,全面分析了反应温度和停留时间对纤维素水热产物分布的影响,并从产物的化学结构入手,对纤维素水热解机理进行了探索。随着温度的升高,重质油产率在250℃时达到最大,重质油组分变得复杂,焦炭产率逐渐降低。随着停留时间的延长重质油产率呈现先增加后降低的趋势,焦炭产率变化趋势较小,然而通过对焦炭的热重、红外、元素、电子扫描显微镜和X射线光电子能谱仪分析表明停留时间的延长可以提高焦炭的化学官能性,这为生物质水热机理的研究提供了依据。

生物质水热过程中水热炭理化结构演变特性

为了解生物质水热炭化过程中水热焦炭的形成机制及其理化结构的演变机理,通过选择不同的原料、反应温度、时间等影响因素,利用高温高压反应釜,对生物质水热过程中水热炭的形成和理化结构演变进行系统分析,揭示水热过程中生物质的热分解机理。研究发现:原料不同其水热炭特性明显不同;木材和秸秆类生物质得到的水热炭有较高的产率和热值;虽然水生植物水葫芦所得到的水热炭产率较低,但其形貌最好,可作为一种新型的生物质炭材料,从而提高生物质资源的利用价值。反应温度和停留时间对水热转化均有明显影响,温度对焦炭的化学特性具有明显影响;而停留时间对焦炭的物理特性有明显影响。