本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)水熱炭的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 生物質(zhì) 水熱炭 重金屬吸附劑 肥料緩釋 N摻雜多孔炭 活性炭基體

【摘要】：水熱炭化具有反應(yīng)溫度低,原料不受水分含量限制,耗能少,C02釋放量少等優(yōu)點(diǎn),是一種高效的生物質(zhì)預(yù)處理手段和生物質(zhì)全組分轉(zhuǎn)化方法。在我國,稻草、木材等生物質(zhì)原料具有來源廣、產(chǎn)量高、有效利用率低等特點(diǎn)。因此,將水熱炭化法用于處理稻草木材等可再生生物質(zhì)資源,生產(chǎn)高附加值材料-水熱炭,系統(tǒng)研究不同原料水熱炭的性質(zhì)和其應(yīng)用性能,揭示水熱炭的轉(zhuǎn)化生成歷程,具有重要意義。本論文以稻草、落葉松鋸屑和楊木鋸屑為原料,經(jīng)水熱炭化制備稻草水熱炭,采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜分析(FTIR)、熱分析(TG)等表征手段對其形貌、晶相結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行分析；分別對稻草和落葉松水熱炭進(jìn)行吸附性能測試和肥料緩釋性能測試；在落葉松水熱炭中摻雜N元素KOH活化并進(jìn)行電化學(xué)性能測試；對楊木水熱炭進(jìn)行C02法活化并分析其孔結(jié)構(gòu)。論文主要內(nèi)容如下：以稻草為原料,采用水熱炭化法可以制備稻草水熱炭。稻草水熱炭表面含有O-H、C=O、COOH、-COC-等含氧官能團(tuán),水熱炭的結(jié)晶峰強(qiáng)度隨著水熱炭化溫度的升高逐漸升高。重金屬離子吸附實驗表明：稻草基水熱炭對Cd2+和Pb2+離子的吸附能力不同,其中對Cd2+的吸附能力更強(qiáng)；RS220具有最高的Cd2+吸附容量(287.6mg/g); RS260具有最高的Pb2+吸附容量(213.3 mg/g)。以落葉松鋸屑為原料,采用水熱炭化法可以制備落葉松水熱炭。落葉松水熱炭表面生成炭球,隨著水熱炭化溫度的升高,水熱炭表面的炭球數(shù)量增加,而且炭球表面光滑球形良好。當(dāng)水熱溫度升高到260℃時,水熱炭的表面含氧官能團(tuán)數(shù)目減少,部分微晶結(jié)構(gòu)也轉(zhuǎn)變成無定形結(jié)構(gòu)。緩釋實驗表明：將水熱炭La200和尿素以3：1的比例混合制得的緩釋肥料(1-3)具有最好的緩釋效果,五次淋溶后,總共釋放68.94%的尿素量,即仍然有31.06%的尿素能夠持續(xù)緩釋。以落葉松水熱炭為基體,以三聚氰胺為氮源,KOH為活化劑制備N摻雜多孔炭。研究表明：N摻雜多孔炭為無定形結(jié)構(gòu),鋸屑表面含有C=O、-COOH、-OH和-C-O-C-等含氧官能團(tuán),同時含有含N六元環(huán)吡啶(N-6)和含N五元環(huán)嘰咯/吡啶酮(N-5)這兩種具有更高活性的含氮結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能測試表明：由充放電曲線得到的四個樣品的比電容大小依次是PC260PC240 (∽PC220)PC200。當(dāng)電流密度為5.0 A·g-1時,PC260的比電容仍然可以達(dá)到205F·g-1,而PC200最低也能達(dá)到143.4 F·g-1。值得一提的是,PC200具有最好的電化學(xué)穩(wěn)定性,當(dāng)電流密度為0.1～10 A·g-1時,均能得到呈等腰三角形對稱性良好的充放電曲線。以楊木鋸屑為原料,采用水熱炭化法制得了楊木水熱炭。水熱炭化溫度能夠影響水熱炭的性質(zhì)。楊木水熱炭表面富含-OH,-COOH和C=O等含氧官能團(tuán)。當(dāng)水熱炭化溫度高于240℃時,水熱炭的表面形貌、晶型和表面含氧官能團(tuán)都發(fā)生轉(zhuǎn)變。N2吸附脫附測試表明：以HC200為基體,以C02為活化氣,900℃的條件下活化60min得到的活性炭材料具有最高的BET比表面積,高達(dá)2030 m2/g,同時具有最高的介孔比率和介孔比表面積,分別為52.53%和1066.77 m2/g。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì) 水熱炭 重金屬吸附劑 肥料緩釋 N摻雜多孔炭 活性炭基體
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK6;TQ127.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 水熱炭的制備12-16
• 1.2.1 原料的影響12-15
• 1.2.2 水熱溫度的影響15-16
• 1.3 水熱炭的性質(zhì)16-19
• 1.3.1 表面化學(xué)結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 熱值17
• 1.3.3 微晶結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.4 形貌結(jié)構(gòu)19
• 1.4 水熱炭的應(yīng)用19-22
• 1.4.1 金屬離子吸附20
• 1.4.2 多孔炭的制備20-21
• 1.4.3 固體酸催化劑21-22
• 1.4.4 清潔能源22
• 1.5 本課題的研究背景及內(nèi)容22-23
• 1.5.1 研究背景22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-23
• 1.6 創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 2 稻草水熱炭的制備及重金屬離子吸附性能24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗設(shè)備和試劑24-26
• 2.2.2 稻草水熱炭的制備26
• 2.2.3 稻草水熱炭的表征26
• 2.2.4 吸附能力測試26
• 2.3 結(jié)果與分析26-31
• 2.3.1 表面形貌分析26-27
• 2.3.2 晶相結(jié)構(gòu)分析27-28
• 2.3.3 FTIR結(jié)果分析28-29
• 2.3.4 重金屬離子吸附性能分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 落葉松水熱炭的制備及尿素緩釋性能研究32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗部分32-34
• 3.2.1 原料和設(shè)備32
• 3.2.2 落葉松水熱炭的制備32-33
• 3.2.3 水熱炭的表征33
• 3.2.4 肥料緩釋性能測試33-34
• 3.3 結(jié)果與分析34-39
• 3.3.1 表面形貌分析34-35
• 3.3.2 晶型分析35-36
• 3.3.3 FTIR結(jié)果分析36-37
• 3.3.4 緩釋性能分析37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 水熱炭基N摻雜多孔炭的制備及電化學(xué)性能研究40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 實驗部分40-42
• 4.2.1 主要原料和試劑40-41
• 4.2.2 水熱炭的制備41
• 4.2.3 多孔炭的制備41
• 4.2.4 多孔炭的表征41
• 4.2.5 電化學(xué)測試技術(shù)41-42
• 4.3 結(jié)果與討論42-52
• 4.3.1 表面形貌分析42-43
• 4.3.2 晶相結(jié)構(gòu)分析43-44
• 4.3.3 表面化學(xué)性質(zhì)分析44-47
• 4.3.4 孔結(jié)構(gòu)分析47-48
• 4.3.5 循環(huán)伏安曲線分析48-50
• 4.3.6 交流阻抗分析50
• 4.3.7 充放電曲線分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 楊木水熱炭的制備及CO_2法活化53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 實驗部分53-55
• 5.2.1 實驗設(shè)備和試劑53
• 5.2.2 楊木水熱炭的制備53
• 5.2.3 楊木水熱炭的活化53-54
• 5.2.4 楊木水熱炭和活性炭的表征54-55
• 5.3 結(jié)果與討論55-63
• 5.3.1 表面形貌分析55
• 5.3.2 晶型分析55-56
• 5.3.3 FTIR結(jié)果分析56-57
• 5.3.4 熱分析57-58
• 5.3.5 楊木水熱炭基活性炭的孔結(jié)構(gòu)分析58-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 ZHANG Jin-hong;LIN Qi-mei;ZHAO Xiao-rong;;The Hydrochar Characters of Municipal Sewage Sludge Under Different Hydrothermal Temperatures and Durations[J];Journal of Integrative Agriculture;2014年03期

2 苗曉杰;蔣恩臣;王佳;杜衍紅;;對二甲氨基苯甲醛顯色分光光度法檢測水溶液中常微量尿素[J];東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年08期

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本文編號：747306