發(fā)布時(shí)間：2023-12-13 18:22

　　過去木質(zhì)炭化物大多作為燃料用，利用價(jià)值低，對木炭的研究已漸被忽視。隨著科技發(fā)展，近年來木炭的新用途及作為新材料的研究開發(fā)十分活躍。木質(zhì)炭化物的高效開發(fā)利用，對解決廢棄物資源化、環(huán)保、生態(tài)環(huán)境等問題將起到十分積極的作用。隨著先進(jìn)的檢測儀器與手段的日益更新，對木炭的研究實(shí)有必要更上一層樓。本課題以我國南方速生樹種之一的杉木間伐材為對象，對炭化理論及其炭化物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。 (1) 采用一步炭化法和二步炭化法以及加蓋炭化法和未加蓋炭化法的炭化工藝，同時(shí)炭化氛圍氣采用CO₂、N₂、O₂、空氣以及它們的混合氣體等方法，對杉木間伐材進(jìn)行炭化試驗(yàn)研究。分析研究了杉木間伐材木屑熱解的基本過程、不同炭化條件對炭化物的影響規(guī)律。 (2) 采用熱重分析(TG)和示差掃描量熱分析(DSC)，分析在連續(xù)升溫過程中試樣的重量與熱量變化規(guī)律，求得有關(guān)的熱力學(xué)參數(shù)，為炭化工藝的溫度和加熱速度提供了理論依據(jù)。 (3) 利用元素分析儀分析炭化過程中碳、氫、氧含量及主要官能團(tuán)的變化規(guī)律；采用拉曼光譜儀、X射線衍射儀(XR...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 木質(zhì)材料的炭化
    1.2 不同炭化條件下的木質(zhì)炭化物的物性與吸著特性
    1.3 木質(zhì)炭化物的環(huán)境凈化性能
    1.4 木質(zhì)吸油材料及其應(yīng)用
        1.4.1 吸油材料
        1.4.2 吸油材料的分類及特點(diǎn)
        1.4.3 木質(zhì)吸油材料
    1.5 課題創(chuàng)新之處
第二章 研究內(nèi)容與方法
    2.1 主要研究內(nèi)容
        2.1.1 炭化方法和條件對間伐材杉木炭化物性能影響的研究
        2.1.2 間伐材杉木炭化物性能與化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究
        2.1.3 間伐材杉木炭化物微觀結(jié)構(gòu)的研究
        2.1.4 間伐材杉木炭化物吸附污染物質(zhì)性能的研究
        2.1.5 間伐材杉木炭化物作為吸油材料的研究
    2.2.研究方法與儀器
        2.2.1 研究使用的設(shè)備與儀器
        2.2.2 研究的技術(shù)路線
第三章 炭化過程的研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 原料準(zhǔn)備
        3.2.2 炭化試樣制備
        3.2.3 原料及其炭化產(chǎn)物的性質(zhì)測定
            3.2.3.1 原料水份測定
            3.2.3.2 炭化物的灰分、揮發(fā)分、固定碳、充填密度、pH值的測定
        3.2.4 炭化物的熱分析研究
        3.2.5 炭化物的C、H、O、N元素分析研究
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 炭化條件對炭化物得率、揮發(fā)分、固定碳的影響
        3.3.2 不同炭化條件對木炭pH值的影響
        3.3.3 炭化溫度對炭化物元素組成的影響
        3.3.4 杉木間伐材炭化物的熱重分析
    3.4 小結(jié)
第四章 炭化物性能與化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究
    4.1 前言
        4.1.1 拉曼光譜在炭材料上的應(yīng)用
        4.1.2 X射線衍射(XRD)在炭材料上的應(yīng)用
        4.1.3 X射線光電子能譜(XPS)
            4.1.3.1 X射線光電子能譜(XPS)的由來
            4.1.3.2 XPS的基本原理
            4.1.3.3 XPS在木材科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
            4.1.3.4 XPS在炭材料領(lǐng)域的應(yīng)用
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 拉曼光譜
        4.2.2 X射線衍射(XRD)
        4.2.3 X-射線光電子能譜(XPS)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 炭化過程拉曼光譜的研究
            4.3.1.1 溫度對炭化物拉曼光譜特性的影響
            4.3.1.2 不同炭化條件下炭化物拉曼光譜的變化規(guī)律
        4.3.2 炭化過程XRD的研究
        4.3.3 炭化過程XPS的研究
            4.3.3.1 不同炭化溫度下炭化物XPS的Cls能譜的研究
            4.3.3.2 炭化物XPS能譜的荷電效應(yīng)與炭化物導(dǎo)電性的研究
            4.3.3.3 不同炭化溫度下炭化物XPS的Ols能譜的研究
            4.3.3.4 不同炭化條件下炭化物XPS能譜的研究
            4.3.3.5 炭化物XPS的Cls能譜的分峰研究
    4.4 小結(jié)
第五章 炭化物微觀結(jié)構(gòu)的研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.1 炭化物比表面積及孔徑分布研究
        5.2.2 環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)
        5.2.3 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 炭化物比表面積及孔徑分布
            5.3.1.1 溫度對炭化物比表面積的影響
            5.3.1.2 溫度對炭化物孔徑分布的影響
            5.3.1.3 二步炭化法對炭化物比表面積及孔徑分布的影響
            5.3.1.4 其他炭化條件對炭化物比表面積及孔徑分布的影響
        5.3.2 掃描電子顯微鏡觀察
        5.3.3 高分辨透射電子顯微鏡觀察
    5.4 小結(jié)
第六章 炭化物環(huán)境凈化作用的研究與杉木炭化物吸油材料的研制
    6.1 炭化物環(huán)境凈化作用的研究
        前言
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)方法
            6.1.1.1 炭化物試樣的制備
            6.1.1.2 炭化物吸附性能的測定方法
        6.1.2 結(jié)果與討論
            6.1.2.1 炭化溫度對吸附三氯甲烷蒸氣的影響
            6.1.2.2 炭化條件對吸附苯蒸氣的影響
            6.1.2.3 炭化條件對吸附甲醛與苯酚的影響
            6.1.2.4 化溫度對碘吸附值的影響
            6.1.2.5 炭化物的BET比表面積、微孔容積與碘吸附值的關(guān)系
    6.2 木質(zhì)炭化物吸油材料的研制
        前言
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            6.2.1.1 木質(zhì)炭化物吸油材料的制備
            6.2.1.2 吸油材料性能的測定方法
        6.2.2 結(jié)果與討論
            6.2.2.1 熱處理溫度對吸油性能的影響
            6.2.2.2 熱處理溫度對吸油材料得率及其元素組成的影響
            6.2.2.3 熱處理溫度對吸油材料抽出物含量的影響
    6.3 小結(jié)
        6.3.1 炭化物的環(huán)境凈化能力
        6.3.2 杉木炭化物吸油材料的性能
第七章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)



本文編號：3873714