活性生物炭材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附特性

以棉花秸秆和玉米秸秆为原料、水蒸气为活化剂,制备不同的活性生物炭材料,探讨不同的活化时间对生物炭材料吸附性能的影响。利用氮气吸附-脱附全自动比表面积和孔隙度分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)对活性生物炭材料的孔道和表面结构进行了分析和表征。结果表明:当炭化温度500℃、炭化时间1 h,每克炭化料的水蒸气流量0.04 g·min^(-1)、活化温度800℃、棉花秸秆活化时间30 min、玉米秸秆活化时间45 min,制备的活性生物炭材料吸附性能较好。将最优条件下制得的活性生物炭材料应用于含铬水溶液的处理,研究结果表明,随着溶液Cr(Ⅵ)离子浓度的提高,吸附时间越长,吸附效果越好。

柱状生物质炭基尿素的成型及性能研究

为将秸秆生物质炭还田,制备一种以木质素为粘结剂的柱状生物质炭基尿素。利用扫描电镜、万能试验机和沙柱淋溶试验装置对生物质炭基尿素结构、力学及缓释性能进行测试。结果表明,成型能提高炭基尿素缓释效果,生物质炭基尿素力学及缓释性能随木质素含量及成型压力增加而增强,随成型温度增加呈先增强后减弱趋势,在加热温度为70℃时性能最优;生物质炭基尿素周围土壤脲酶活性随木质素含量增加而降低,对土壤脲酶活性有抑制作用。

改性生物质炭对棉秆热解挥发分析出特性的影响

生物质焦炭由于其复杂的结构特点和无机矿物质的存在,使得其对快速热解过程中挥发分的析出有着重要的影响。此外生物质本身所含的大量金属盐也促进了焦炭与挥发分的反应。该文通过酸洗和负载Na、K、Mg、Fe金属氯盐等探讨棉杆热解焦炭对生物质热解特性的影响。试验温度为500℃,研究发现棉秆热解炭对酸类、脂类和醛类有明显抑制作用;对酚类、呋喃类以及糖类有促进作用;酸洗以及负载不同金属盐后生物炭的存在使得生物油的产量降低,而气体产率增加;金属离子对酚类富集作用顺序为:K>Na>Fe>Mg,Fe Cl3的添加有利于氢气的增加,氢气体积分数达12.96%,而KCl和Mg Cl2对CO的生成促进作用明显,产量分别为49.22%和49.38%;金属离子对挥发分裂解影响要强于单纯增加下层催化段焦炭质量。

玉米秸秆焦炭水蒸气强化气化制取富氢气体实验研究

选用Na2CO3、Fe2O3和CaO作为添加剂以强化生物质焦炭的制氢特性,设计并搭建一套高温水蒸气气化反应器,对不同反应温度下的玉米秸秆焦炭强化气化制氢问题进行实验探讨。实验结果表明:提升温度可有效提升气化气中H2含量。3种添加剂均能促进生物质炭水蒸气气化的H2体积分数,其中Na2CO3的效果最好。Na2CO3作用下,800℃时,H2的气体体积可达61.04%,较无添加时提升12.02%;Fe2O3作用下,800℃时,H2含量可增至49.07%,提升6.3%;CaO作用下H2的气体体积分数提升不明显。在950℃时,添加剂对气化提升产品气中H2含量的效果不明显,气化气中H2含量为62.53%。

CO_(2)/H_(2)O气氛对生物质焦化学结构演化及反应性作用机理研究

以水稻秸秆(RS)为研究对象,研究了CO_(2)/H_(2)O气氛对其脱挥发分过程中焦产率、结构及其反应性的影响。采用傅里叶红外光谱(FTIR)及拉曼光谱(Raman)对不同条件下制备的RS焦进行表征,阐明不同反应气氛下RS焦的微观化学结构演化规律。采用热重分析仪(TGA)对制备的RS焦的燃烧反应性进行分析,揭示了CO_(2)气氛、H_(2)O气氛与CO_(2)/H_(2)O混合气氛对RS焦微观化学结构演化及反应性的作用机理。结果表明:CO_(2)/H_(2)O气氛下,生物质焦产率随着反应终温升高而降低,且在700℃以上焦产率差异较大;CO_(2)/H_(2)O混合气氛更有利于促进生物质焦中小芳香环系统的消耗和缩聚,CO_(2)和H_(2)O气氛在高温下对生物质焦的反应存在协同作用和竞争关系;制焦温度在700℃以上时,CO_(2)/H_(2)O气氛有助于改善生物质焦的燃烧特性。

改性生物质稻秆焦脱除烟气中汞的实验研究

本文提出利用卤化铵盐NH_4Cl和NH_4Br及H_2O_2对生物质稻杆焦进行化学浸渍改性,以提高其对燃煤烟气中汞吸附的化学活性;采用N_2吸附/脱附、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)对改性稻杆焦吸附剂进行了微观形貌表征。在固定床汞吸附实验台上,进行了稻杆焦吸附脱除模拟烟气中Hg^0的实验研究和理论分析。研究结果表明,稻杆焦经改性后,其孔结构特性得到了较大改善,没有发生孔堵塞现象,其表面的片状突起结构比改性前更为丰富。稻杆焦改性后,其表面的Cl、Br、O含量明显增加;氧化和吸附汞的能力都有显著的提高。

小麦秸秆驱动菱铁矿热解制备磁性生物质碳及其吸附Cd^(2+)活性

以小麦秸秆和菱铁矿为原料,在500℃下热处理改性,制备了一种C-Fe_3O_4复合材料.采用FTIR、XRD、SEM、BET、磁化率仪对C-Fe_3O_4复合材料(以下统称复合材料)进行表征.考察了接触时间、初始pH、初始Cd^(2+)浓度、离子强度对Cd^(2+)去除率的影响,结合吸附前后表征结果分析了复合材料对Cd^(2+)的吸附机制.结果表明:复合材料及单独煅烧制备的小麦秸秆炭的比表面积分别为23.38 m^2·g^(-1)和7.20 m^2·g^(-1),孔容积分别为1.04×10-1cm^3·g^(-1)和2.23×10-2cm^3·g^(-1),平均孔径分别为17.74 nm和12.38 nm;红外光谱显示复合材料和小麦秸秆炭表面富含羧基、羟基等具有金属离子吸附活性的官能团;磁化率测试结果显示复合材料的质量磁化率为42 900×10^(-8)m^3·kg^(-1).复合材料对Cd^(2+)的吸附动力学用准二级动力学模型拟合度最好;吸附等温线符合Freundlich模型;pH在3.0~6.0之间,吸附容量随pH增大而升高,pH在6.0~9.0之间,吸附容量趋于稳定;pH在4.0~9.0之间,解析量随pH增大而减少;离子强度从1 mmol·L^(-1)增至100 mmol·L^(-1),Cd^(2+)的吸附容量略有减少,解析率由0.51%提升至8.5%;说明复合材料主要通过表面络合作用及离子交换去除溶液中的Cd^(2+).此外,复合材料的磁化性能使其在固液分离方面比一般的吸附材料具有很大优势.