生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展

生物质炭具有原材料来源广泛、比表面积大、孔隙结构丰富、表面官能团易调控等优势,在有机污染废水处理领域展现良好的应用前景。然而,生物质炭的不同原材料、制备方法、改性措施等在很大程度上影响着生物质炭的物化性质,从而对有机污染废水表现出不同的性能和作用机制。本文主要基于生物质炭结构特性,针对其制备方法、改性手段和措施展开叙述,并总结了生物质炭用于有机污染废水处理的现状和未来发展机遇。     

低阶煤与生物质混合低温共热解特性分析及对产物组成的影响

通过非等温热重实验和固定床实验对两种低阶煤(内蒙兴和煤、小龙潭煤)和三种比较常见的生物质(秸秆、向日葵杆、苹果树枝)的低温共热解特性进行了研究.结果表明,煤与生物质共热解是否存在协同效应与生物质种类及混合比例密切相关.对于内蒙兴和煤,秸秆和向日葵杆的加入对于共热解过程影响不显著,与苹果树枝共热解效果明显大于前两种生物质...     

生物质气催化合成甲醇的研究

在高压微型反应装置上进行了生物质气合成甲醇的研究。利用组成为H2/CO/CO2 /N2(体积比)=52.5/21.5/22.8/3.2 的富CO2原料气考察了不同温度、压力和空速条件时甲醇的时空产率和质量分数。结果表明,在所考察的范围内,甲醇的产率和质量分数在260 ℃达到最大。产率和质量分数随反应压力升高而增大,空速增加使产率增大,甲醇的质量分数降低。当p=4 MPa,t=260 ℃,WHSV=5 280 h-1时, 甲醇的时空产率为0.79 g·（mL·h）－１,质量分数为96.2%,与工业合成气相比,分别下降25.8％和1.64％。     

生物质气化发电厂灰渣中微量元素的分布与富集规律

采用电感耦合等离子体发射光谱仪,研究了生物质气化发电厂灰渣中元素As、Al、Br、Ca、Cd、Cl、Cr、Cu、F、Fe、Ga、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Ti、Zn在气化器底灰、淋洗器灰和旋风分离器灰中的质量分数,并分析了这些元素在不同粒径3种灰渣中的分布规律。结果表明,大部分极易挥发的元素,如卤族元素、碱金属元素主要在淋洗器中存在,表明了它们在飞灰颗粒中的富集。旋风分离器灰在灰渣中所占比例为10%左右,以粗灰为主,灰中Fe、Si、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd为多;表明了此灰中重金属元素积累。在气化炉底灰中以K、S、Mn、Cu为主。元素随颗粒物粒径大小和元素性质的不同,呈现不同的富集规律。     

流化床生物质燃烧过程中传热特性的CFD–DEM数值模拟

本文基于CFD–DEM方法,将多种传热模型与稠密气固流动与化学反应耦合,对鼓泡流化床内生物质燃烧过程中的传热特性进行了数值模拟研究。结果表明,对于燃料颗粒,反应热占据主导地位,辐射和对流传热同样起到重要作用,导热的影响相对较小。随着燃料挥发分含量的增加,对流传热和颗粒–颗粒导热作用增强,颗粒–壁面导热减弱。床内热点温度由燃料挥发分燃烧引起,从床层表面产生并上升到自由空域。生物质颗粒的温度则随局部颗粒浓度的减小而逐渐增加。     

百香果皮基原位氮掺杂多孔碳/硫复合正极的制备及储锂性能

以生物质百香果皮为碳源,KHCO3为活化剂,采用同步活化碳化方法制备原位氮掺杂的分级多孔碳材料,将其与单质硫复合制得多孔碳/硫正极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征技术对制备材料的物相组成、微观形貌、比表面积及孔结构进行研究分析。同时,利用紫外可见吸收光谱研究了多孔碳对多硫化物的吸附作用,用恒电流充放电测试了不同硫含量(60%～80%)的多孔碳/硫复合正极材料的电化学性能。结果表明,制得的多孔碳材料为无定型,具有1 093 m²·g^-1的高比表面积和0.63 cm³·g^-1的孔容;丰富的多孔结构和原位氮掺杂对多硫化物的物理化学协同吸附作用,有效降低了锂硫电池的“穿梭效应”,提高了电池的放电比容量和循环性能。硫含量为60%的多孔碳/硫复合材料,在0.05C和0.2C倍率下可释放1 057.7和763.4 mAh·g^-1的高初始放电比容量,在1C的高倍率下循环300次后的保持率为75%。     

钙基废弃物对生物质吸附增强式气化制氢特性的影响研究

为了提高生物质气化制氢效率，综合利用工业固废资源，利用钙基废弃物——电石渣作为CO₂吸附剂，在两段式固定床上探究了钙基废弃物的添加量、反应温度对生物质气化制氢特性的影响，着重研究了吸附剂在实际应用中的循环吸附性能，并以此探讨了电石渣对生物质吸附增强气化的影响机制。结果表明，随着电石渣添加量的逐渐增加，H₂产量和含量都呈现出增加的趋势。而随着温度的升高，H₂产量和含量先增加后减小。当CaO/C物质的量比为1，重整段温度为700℃时，气体产物中的H₂产量和含量为154.34 m L/g(生物质)和26.76%，获得最大值。当电石渣循环次数小于5时，H₂的含量和产量相较于初次反应都有所增加。     

面向CH4-CO2重整反应的生物质炭基催化剂载体制备工艺的研究进展

CH₄干重整(DRM)技术能够同时将CH₄和CO₂两种温室气体转化为合成气，以实现温室气体减排及资源化利用，因此，越来越受到研究者的青睐。生物质炭具有高比表面积、发达的孔隙结构、高的热稳定性、优异的耐酸碱性、丰富的碱/碱土金属和含氧官能团含量以及成本低廉等优点，其应用于DRM，可以适用于页岩气、油田伴生气、焦炉煤气和煤层气等不同的重整体系，省去部分废气的脱硫等预处理过程，具有重要的工业应用前景。本工作对用于DRM的生物质炭基催化剂载体的制备工艺进行了总结。综述了不同的炭化工艺及其对生物质炭产量和性质的影响；介绍了生物质炭的理化性质对重整反应的影响及影响理化性质的因素；分析了不同的活化方法对生物质炭基催化剂催化性能的影响；并对影响催化剂稳定性的碳消耗进行了介绍。     

生物质基长链含氧燃料的制备与应用

基于全球化石能源紧张问题,着眼于从生物质和光能等可再生能源缓解化石能源的压力并同时减少二氧化碳的排放.生物质作为含碳的可再生能源,在燃料制备方面具有独特的地位.生物质热解/水解后产物复杂,涉及到醇、酸和醛等多种有机物,而这些有机物大多品质较低,不能作为燃料直接使用.与碳氢燃料相比,含氧燃料更适合在内缸中燃烧,促进燃烧的深度,减少氧气供应量和由于不完全燃烧产生的废渣.由生物质制备长链含氧燃料不仅原料低廉,还能充分利用生物质解聚后多种品质较低的含氧有机物.文章简单分类介绍了常见生物质衍生物醛酮、醇醚和羧酸类代表物质的制备路径及应用领域,详细总结了这些含氧衍生物通过醛羟缩合、烷基化、齐聚化、酮基化、Diels-Alder反应和还原醚化等不同化学手段进行碳链加长的方法路径.在保证一定含氧量的前提下,增大反应物的碳链长度,提高热值,尽可能与现有化石燃料主要成分匹配.根据不同提质路径的特点,将以上6大路径分为3类并给出每一类路径的适用条件.通过对最新生物质领域的长链含氧化合物合成路径的综合评价为生物质长链含氧燃料的发展提供参考借鉴.     

麦秸秆与黑龙江褐煤共热氧化法制备腐植酸及其结构分析

结合矿源腐植酸(HA)产率高及生化HA活性高的特点，本研究提出将低阶煤与生物质共热氧化制备复合型HA(MIXHA)的想法。将黑龙江褐煤(HL)及麦秸秆(WS)的混合物(MIX)在10%的HNO₃溶液中进行了共热氧化，制备了MIXHA。通过SEM、FT-IR、¹³C NMR等分析，重点从HA的宏观形貌及微观结构对比了MIXHA与HL、WS分别单独制备的矿源HA、生化HA，分析HL与WS在共热氧化过程的协同作用。结果表明，MIXHA含量高于理论值，HNO₃分子的分解产生的活性氧原子、氮氧化物进攻HL与WS的分子结构，由于氢键重排、糖苷键断裂、交联等作用，WS纤维素与半纤维素产生的大量烷基自由基结合在HL缩合芳环上被氧化产生的醌基、羧基的邻对位，从而将芳香环上的质子碳转化为脂肪取代碳。得到的MIXHA含氧官能团丰富、活性高，FT-IR谱图具有明显的特征峰。本研究为低阶煤与农林废弃物的分级、资源化利用提供了一种新思路。