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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
水热及水热氧化预处理对棉秆基成型炭和活性炭性能的影响
  • 120
  • 作者

    吕邦勇张守玉杨济凡陈旭阳胡南吴玉新

  • 单位

    上海理工大学能源与动力工程学院长春工程学院清华大学能源与动力工程系

  • 摘要
    水热及水热氧化预处理可以调整生物质组分占比,有效促进生物质资源多元化利用。本研究以棉秆为实验原料,经160 ℃~260 ℃水热及水热氧化预处理后制备成型炭和活性炭,并使用范式法、热重分析和X射线光电子能谱等测试手段,分析了水热及水热氧化预处理后组分的演变对棉秆基成型炭和活性炭的产率、理化性能的影响。结果表明:水热及水热氧化预处理后棉秆中半纤维素和纤维素的分解有利于成型炭的产率和能量密度的增加。与水热预处理相比,水热氧化预处理进一步提高了成型炭的产率及热值,可在一定程度上降低预处理强度。棉秆基活性炭的总产率受预处理产率和活化产率的综合影响。随着水热及水热氧化预处理温度的升高,活性炭总产率呈现先升高后降低趋势,并在预处理温度为200 ℃获得最大产率分别为36.95%和29.17%。与原料活性炭相比,水热及水热氧化预处理棉秆基活性炭的前驱体表面含氧官能团含量显著提升,有利于后续的氯化锌活化,得到的活性炭比表面积显著增加,吸附性能更优。此外,180 ℃和200 ℃水热氧化后的棉秆基活性炭碘吸附值均达到GB/T 13803.2—1999制净水用活性炭的二级品标准。
  • 关键词

    棉秆水热预处理水热氧化预处理成型炭活性炭

  • 文章目录
    0 引 言
    1 实验及分析
    1.1 实验材料
    1.2 实验方法
    1.2.1 水热及水热氧化预处理实验
    1.2.2 热压成型实验
    1.2.3 高温炭化实验
    1.2.4 高温活化实验
    1.3 分析方法
    1.3.1 化学成分分析
    1.3.2 热重分析
    1.3.3 热值分析
    1.3.4 物性分析
    1.3.5 活性炭产率
    1.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
    1.3.7 扫描电镜分析实验
    1.3.8 X-射线衍射分析
    1.3.9 吸附性能分析
    2 结论与分析
    2.1 预处理对生物质性质的影响
    2.1.1 棉秆组分分析
    2.1.2 棉秆的结晶度分析
    2.2 预处理对棉秆基成型炭的产率及理化性质的影响
    2.2.1 成型炭产率和理化性质分析
    2.2.2 成型炭燃烧性能分析
    2.3 预处理对棉秆基活性炭产率及性能的影响
    2.3.1 活性炭的产率分析
    2.3.2 活性炭的孔隙特性及SEM分析
    2.3.3 活性炭的X射线光电子能谱(XPS)分析
    2.3.4 活性炭的吸附性能分析
    3 结 论
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