硫酸处理制备高收率生物基多孔炭

以玉米芯、麦秸、竹子、棉花秆、椰子壳五种农作物废弃物为原料,利用硫酸对原料进行预处理,并以水蒸气为活化剂制备高收率生物基多孔炭。通过对炭化收率等因素的考察,得出最优酸处理条件:原料为6g,硫酸浓度为20%,硫酸用量为90mL,浸渍5h时的效果较好。与未经任何处理时相比,酸处理后,各原料的炭化收率提高了4.3%～14.1%,多孔炭的BET比表面积增大,而多孔炭的微孔比例则相对减少。以纤维素为农作物废弃物的模型化合物,通过组成分析、热重分析和红外谱图分析,对酸处理机理进行了初步探讨。

煤/生物质基分级多孔炭制备工艺的优化与应用

为实现煤层气的高附加值利用,通过在煤中添加生物质和KOH合成一种煤/生物质基分级多孔炭,并将其应用于煤层气直接裂解制氢,从而获得高纯氢气和一定数量的碳材料。鉴于煤/生物质基分级多孔炭在制备过程中影响因素众多的问题,采用Design-Expert软件构建了制备煤/生物基分级多孔炭材料的实验方案,结合合成的多孔炭材料催化煤层气裂解制氢反应的实验数据进行了影响因素分析,建立了影响因素与反应转化率之间的拟合方程并对实验方案进行了优化。结果表明:温度和碱碳比是煤/生物质基分级多孔炭制备过程中的主要影响因素。优化得到的制备条件理论最优解与实验值之间的最大误差为3.3%,说明Design-Expert软件对制备过程的优化是准确且可靠的。与原煤炭材料相比,煤/生物质基分级多孔炭催化裂解煤层气具有较高的活性。前者反应后表面生成大量的碳球,而后者表面则生成大量的碳球和碳纤维。

蚕沙基多孔炭表面氧化改性对农药噻虫嗪吸附及缓控释影响

选用桑蚕废弃物蚕沙为炭源,通过炭化活化的方式获得了一种高比表面的中微双孔道生物炭材料SCSE,并采用不同氧化剂对其表面氧化处理以调控材料孔径和表面积对农药噻虫嗪分子的吸附作用力,以实现SCSE材料对农药噻虫嗪的缓控释,并系统研究了氧化改性后材料的比表面积、孔径和表面基团性质的变化对材料吸附噻虫嗪的热力学和动力学平衡以及噻虫嗪的释放动力学等性能的影响。结果表明:SCSE孔隙结构发达,其BET比表面和孔容分别为1290.95 m^2/g和0.690 cm^3/g;在室温下,该材料对噻虫嗪分子的吸附容量达到560 mg/g。噻虫嗪在四种SCSE上的释放动力学可分为快速持续释放过程和慢速释放过程两个过程,其中快速持续释放过程的释放动力学常数约是慢速释放过程的29~34倍;其中硝酸改性后的SCSE-HN对噻虫嗪的释放比例最大,释放速度最快。本实验所获得的四种SCSE材料对噻虫嗪的释放均表现出长效释放效力。按照一般农作物的需药量,该吸附剂只要按照0.5 g/(d·m^2)的投入量便能很好地对农作物进行长效的虫害防治(>40 d)。