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。

水热条件下棉纤维的结构演变特性

为了研究棉纤维的水热行为,以微晶纤维素和葡萄糖为模型化合物,探讨水热条件下棉纤维的碳化过程及结构演变特性。分别利用HPLC、SEM、XRD、FTIR、XPS及EA对水热液相主要产物和水热焦炭的结构及性质进行了表征分析。结果表明,棉纤维可在水热条件下碳化形成炭微球,碳化产物与微晶纤维素和葡萄糖的水热碳化产物具有类似的晶体结构和含氧官能团,但产物形貌结构与性能较差;葡萄糖是棉纤维水解碳化成球的重要中间产物;棉纤维水解为葡萄糖的收率较低,只有部分棉纤维水解为单糖,进而产生两种不同的碳化路径,主要产物形貌为不规则颗粒物。

草浆黑液水热炭化法碱回收研究

草浆造纸黑液经水热炭化法两级处理,黑液COD去除率可达95%,脱硅率超过80%,色度降低80%。水热炭化液经预蒸发、石灰乳苛化,碱回收率介于77%～81%。水热炭化料经炭化、水蒸汽物理活化可制备活性炭产品,其吸附性能达到商品级活性炭。水热炭化法处理造纸黑液具有较好的实用价值。

基于虚拟样机技术的多段液压机械换段动态特性仿真

基于虚拟样机技术,利用所建立的多段液压机械无级传动系统的仿真模型,研究了有动力中断和保持动力连续两种情况下,从纯液压段到液压机械段低档换段过程的动态特性,得到了换段过程中行星排、马达、发动机、离合器、及泵的转矩变化规律。该结果为车辆动态特性的研究奠定了基础,也为车辆换段规律的研究和控制策略的制定提供了参考依据,虚拟样机技术的应用也将在液压机械无级传动系统的设计中发挥重要作用。

生物质灰对煤焦加氢气化的催化作用

以小麦秸秆、马尾藻和山苦荬等三种富含碱金属和碱土金属的生物质为原料,研究了在500、600和815℃下制得的生物质灰对神府煤焦加氢气化的催化作用。结果表明,随着制灰温度由500℃升高至815℃,灰产量减少,且灰中的碱金属和氯元素的含量降低;当制灰温度达到815℃,生物质灰出现明显的熔融现象;600℃灰样对神府煤焦加氢气化具有较好的催化作用,催化效果随灰样添加比例增大而增强。山苦荬灰催化作用较好,而马尾藻灰催化作用较弱。小麦秸秆灰中较高的硅含量和马尾藻灰中较高的氯含量是其催化作用较弱的主要原因;氯元素会加剧碱金属的挥发,弱化与其结合的碱金属的催化效果,对碱金属催化所产生的抑制作用比相同摩尔数的硅更加明显。

水葫芦水热碳化过程中焦炭物化结构演变特性

以水葫芦为原料,利用高温高压反应釜对240℃、停留时间0.5~24.0h下水热炭物化结构的演变特性进行分析.研究发现：不同停留时间下焦炭的产率及O/C和H/C原子比的范围分别为22.17%~31.67%,0.19~0.45和0.94~1.51,焦炭的热值范围为16.83~20.63 MJ/kg.通过对焦炭进行分析测试,探讨水热炭的生成机理以及炭微球的形成机制,结果表明：4.0h后延长停留时间对焦炭的化学特性没有明显的影响;但是随着时间的进一步延长,水热炭却表现出较好的结构特性,可以观察到焦炭表面有大量微球的生成,具有典型的核壳结构,炭微球的表面含有大量的活性含氧官能团,内部则为低活性的含氧官能团;水热炭比表面积随着时间的延长先增大后减小.

Hydrothermal carbonization of agricultural residues:A case study of the farm residues-based biogas plants

Hydrothermal carbonization(HTC)of biomass is a promising method to produce carbonaceous materials.The work presented in this article addresses the application of hydrothermal carbonization(HTC)to produce a solid fuel named HTC-Biochar,whose characteristics are comparable to lignite coal.Biogas sludge(SD),maize silage(MS),and barley silage(BS)as a substrates were hydrothermally carbonized in a 1.5 L batch reactor at 200
C for 6 h.The effect of mixing ratios of different substrates on HTC was investigated.Chemical compositions and combustion characteristics of hydro-chars obtained from mono-and co-carbonization were evaluated.Result showed that HTC increased carbon contents and higher heating values(HHV)by 1.4–14.4%and 13–36%,respectively.The evolution of the H/C and O/C atomic ratios indicated that dehydration and decarboxylation occurred during hydrothermal carbonization for all samples.Furthermore,a significant synergistic enhancement was observed for HHV and carbon content.A mixing ratio of 1:1 for BS and SD showed the best performance for co-HTC.In summary,hydrothermal co-carbonization is a promising strategy to tailor high-performance hydro-char for energy applications.