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两段式固定床反应器中焦油脱除的实验研究
吴文广,罗永浩,陈祎,苏毅,陈亮,王芸
燃料化学学报 , 2012,
Abstract: ?通过两段式固定床反应器实验,研究了热裂解、部分氧化和炭层转化三种方法对焦油脱除的效果,并研究了生物质种类、反应温度、停留时间、生物质焦的粒径及种类等因素对热解焦油的脱除和转化规律。结果表明,随着温度的升高,三种脱除方法中焦油生成量下降,且降幅逐渐减小,实验过程中无论采取何种方法,都难以将焦油完全脱除;部分氧化和炭层转化对焦油的脱除效果都较相同温度条件下的热裂解要好,且在焦油脱除效果上,炭层转化>部分氧化>热裂解;联合部分氧化和炭层转化可达最高的焦油脱除效率,三种生物质热解焦油经1000℃联合脱除后产量分别为,稻秆0.43%、玉米秆0.61%和杉木屑1.15%,转化率分别达到98.28%、97.23%和96.29%;相同实验条件下稻秆的热解焦油最容易脱除,这与其物料中含氧量较高有关;生物质焦种类对焦油的脱除效果影响较小。
Experimental study on tar destruction in a two stage fixed-bed reactor
两段式固定床反应器中焦油脱除的实验研究

WU Wen-guang,LUO Yong-hao,CHEN Yi,SU Yi,CHEN Liang,WANG Yun,
吴文广
,罗永浩,陈祎,苏毅,陈亮,王芸

燃料化学学报 , 2012,
Abstract: Methods of thermal cracking,partial oxidation and char bed conversion on tar destruction has been investigated by a two stage fixed-bed reactor,effects of fuel type,temperature,residence time,char particle size and char type on tar destruction are considered.The result indicates that tar conversion efficiency increase with the second stage reactor temperature increasing in all three kinds of conversion methods.Partial oxidation and char bed conversion is more effective in tar destruction compared to thermal cracking.Associated with partial oxidation and thermal cracking,char bed can get least tar yield.Three kinds of biomass tar yield in the experimental condition of 1 000 ℃ is: rice straw 0.43%,corn straw 0.61% and fir sawdust 1.15%,and the corresponding tar conversion efficiency is 98.28%,97.23% and 96.29% respectively.Tar yield content of each conversion methods are decreasing with reactor temperature increase.It is really difficult to removal all tar completely in these experiments due to complex tar composition and experimental conditions.The results also show that biomass tar destruction feasibility are: rice straw > corn straw>fir sawdust,and on obvious diversity is obtained between different char species on tar destruction.
DOI:10.7524/j.issn.0254-6108.2014.06.009
唐伟,郭悦,沈小明,黄兆琴,胡林潮,王蕾,朱青藤,代静玉
环境化学 , 2015,
Abstract: 通过实验室培养实验模拟生物质炭的老化过程,探索不同材料制备的生物质炭老化前后对多环芳烃(菲)吸持作用的影响,利用扫描电镜与傅里叶变化红外光谱等技术探究生物质炭老化前后的结构变化.结果表明,生物质炭老化过程中会形成老化层,550℃热解条件下,两种材料制备的生物质炭老化后含氧量增加、CEC增加,对菲的吸附能力均增强,主要与老化后表面羧基减弱和脂肪族官能团增加有关,而老化后稻壳炭的吸附能力更强与醚键的显著增加有关.
生物炭对土壤重金属形态特征及迁移转化影响研究进展 Research advance on biochars of the speciation, mobility and transfer of heavy metals in soils
马献发,李伟彤,孟庆峰,宋佳,李莎,周连仁,田志会
- , 2017,
Abstract: 在土壤重金属防治中,生物炭因其特有结构和性质,可降低土壤重金属活性和移动性,减少土壤中重金属生物有效性,达到修复重金属污染土壤目的。文章综述近年来国内外有关生物炭修复土壤重金属研究进展,阐述生物炭对土壤重金属生物有效性、重金属形态、重金属迁移转化等方面影响,分析作用机理并提出展望。
多孔炭材料在纤维素催化转化中的应用
赵晓晨,徐金铭,王爱琴,张涛
催化学报 , 2015, DOI: 10.1016/S1872-2067(15)60942-1
Abstract: ?生物质作为自然界唯一可再生的有机碳资源,其利用受到了越来越多的关注.特别是随着能源和环境危机的日益加重,将生物质中非可食用部分催化转化为燃料及具有高附加值的化学品被认为是高效、环保、原子经济的绿色过程.同时,多孔炭材料具有丰富的孔道结构、优异的水热稳定性和大比表面积,是生物质催化转化反应中最常用的载体材料之一.兼之炭材料表面极性、亲疏水性的可调变性,及对酸碱溶剂的反应惰性,也使其无论在学术研究还是在工业应用中都具有特殊的优势.另外,随着纳米炭材料科学的飞速发展,合成孔径、形貌、及表面官能团可控的介孔炭和具有多级孔道结构的多孔炭材料成为可能,将其应用到纤维素催化转化过程中,对深入理解孔道结构、表面官能团对纤维素转化的作用,揭示催化反应作用机制,指导炭基催化剂的设计合成,均具有重要意义.在本综述中,我们首先对纤维素转化中多孔炭的孔道结构和表面官能团性质的独特作用进行了阐述.由于商业活性炭的孔径一般在微孔尺度,但纤维素及可溶低聚糖的分子体积较大,因而其在活性炭中的传质受到了极大的限制.通过模板法获得的介孔炭材料,可实现孔径在2-10nm的可控合成,大大提高了反应物的扩散速率,使之能与催化活性位有效接触.但孔道过于狭长,在反应过程中堵塞的可能性增高,进而导致催化剂失活;因此,在介孔孔道的基础上,建立互通的多级孔道结构对反应物、中间物、和产物的扩散,及催化活性的保持更为有利.另一方面,炭材料表面的含氧官能团不仅具有加强1,4-糖苷键吸附的作用,还可以作为酸性活性中心催化水解反应的进行;尤其是在传统的水相纤维素催化转化过程中,亲水表面对多孔炭催化剂与反应物的接触非常有利.本文以纤维素水解及纤维素水解加氢反应为例,展开讨论了多孔炭作为固体酸及双功能催化剂载体的应用.在水解反应中,纤维素首先在热水中降解为可溶低聚糖,之后再与活性炭表面官能团反应;其中多孔炭的比表面积、酸量、及酸强度均是促进水解发生的正向因素.在水解加氢反应中,炭载贵金属催化剂作为最常用的加氢催化剂,可获得以六元醇为主的纤维素转化产物.除了加氢作用之外,贵金属小颗粒被证实可以通过氢溢流作用提供水解所需的H+,同时,正价的贵金属也可促进反应过程中的氢转移.另一方面,由于钨物种可催化逆羟醛缩合反应的发生,因此在反应体系中引入钨物种时,水解加氢的主要产物由六元醇变为乙二醇.需要特别指出的是,在纤维素催化水解加氢的过程中,多孔炭材料作为载体同样具有非常重要的作用:一方面,三维介孔的孔道结构不仅有利于反应物、产物的扩散,也有利于加氢金属催化剂的分散,进而提高金属的催化加氢能力;另一方面,当炭材料的表面化学性质改变时,也会影响产物的选择性分布,例如当炭表面显碱性时,由于异构化作用,丙二醇成为主要产物.本文最后,我们列举了一些新型多孔炭材料,包括杂原子改性的多孔炭材料和金属氧化物-炭复合多孔材料的合成方法及其在纤维素催化转化乃至生物质转化中的潜在应用.
炭布铺层2D炭/炭复合材料研究
李崇俊,阎联生,苏红,崔万继
材料工程 , 1999,
Abstract: 采用预浸炭布铺层制作炭/酚醛树脂基层合板,后经炭化、致密制备了二维炭/炭复合材料(2D-C/C).检测了其工艺过程中的尺寸变化,测试了力学、导热、热膨胀、等离子烧蚀性能。结果表明,2D-C/C在工艺过程中Z向有明显的收缩现象,炭化收缩率达6.99%,石墨化收缩率达5.55%.2D-C/C的层间剪切强度(ILSS)大于12.6MPa,拉伸强度大于133.7MPa,拉伸模量大于58.6GPa,压缩强度平均为228MPa.石墨化2D-C/C的导热系数随温度的升高而下降,而未石墨化随温度的升高而增加。2D-C/C的导热、热膨胀、等离子烧蚀性能都具有明显的各向异性,Z向和X-Y面内相差较大。
HIPS/OMMT纳米复合材料的燃烧性能与其残余物炭层结构特征研究
白卯娟,刘岩,肖凤艳,张军
高分子学报 , 2012, DOI: 10.3724/SP.J.1105.2012.11252
Abstract: 采用SEM、XRD、TGA等分析方法对高抗冲聚苯乙烯/有机蒙脱土(HIPS/OMMT)纳米复合材料在燃烧过程中形成的炭渣残余物结构特征进行了研究,包括炭层断面形态,片层结构及炭渣热稳定性等.结果表明复合材料在热释放速率峰值之后,形成了具有阻燃作用的炭层结构,其特征是在炭层表面形成了一层比较薄但密实的皮层,皮层之下是较厚的一层蜂窝层,这种"皮-窝"结构赋予炭层良好的阻隔热的作用,减缓了热分解过程.XRD分析还表明原有插层结构经过燃烧已破坏,在皮-窝炭层中都已消失,结合SEM观察结果,蒙脱土片层多以剥离的单片层无规分布,皮层和窝层中聚合物已基本烧蚀,只剩下片状的蒙脱土聚集在一起形成了一种纳米尺寸的网状结构并包含了一定量的分解温度很高的碳质物质,不仅形成了稳定的保护层,而且碳质物质的生成也降低了材料分解挥发速率.窝层含有大量尺寸较大的空穴结构,隔气效果不如皮层,但显著地增大了炭层的体积,整体上能起到较大的隔热作用.二者共同构筑的皮-窝炭层结构在复合材料的燃烧过程中起到了阻燃的作用.
电解液离子与炭电极双电层电容的关系
文越华,曹高萍,程杰,杨裕生
物理化学学报 , 2005,
Abstract:
增大层间距对天然石墨可逆储锂性能的影响研究
杨绍斌,费晓飞,蒋娜
化学学报 , 2009,
Abstract: 利用石墨嵌入化合物(GIC)制备技术处理天然石墨,然后在其表面包覆一层软炭前驱体,并在惰性气氛下热处理.所得样品不但层间距保持了拉大的状态,而且还在天然石墨内部预留了膨胀空间.成功地找到了在保持天然石墨粒度和碳六角平面直径不显著改变情况下,提高石墨层间距,预留膨胀空间的石墨改性方法.分析表明,石墨嵌入化合物表面含有的大量含氧官能团,在软炭前驱体包覆石墨嵌入化合物的过程中,含氧官能团与沥青之间的反应和石墨嵌入化合物分解产生气体的溢出阻碍了层间距和预留空间的恢复.将这种材料用于锂离子电池负极材料,石墨的可逆储锂容量变化不大,但是倍率放电性能和循环性能得到明显改善.这主要是因为加大层间距和预留膨胀空间,拓宽了锂离子扩散通道,降低了石墨嵌锂膨胀引起的包覆层破裂.
电化学双电层电容器用新型炭材料及其应用前景*
张浩,曹高萍,杨裕生,徐斌,张文峰
化学进展 , 2008,
Abstract: 活性炭是目前使用最为广泛的一种电化学双电层电容器(EDLC)的电极材料,但其固有的缺点制约了EDLC性能的进一步提高。用新型高性能炭电极材料可使EDLC比能量和比功率性能进一步提高。这些新型炭材料包括基于石墨层状结构的纳米门炭,基于碳纳米管阵列结构的毛皮炭,通过高温置换反应制备的骨架炭以及电极可整体成型的纳米孔玻态炭。本文介绍了这些炭材料的电化学特性及其在电化学双电层电容器中的应用,指出用这4种新型炭材料制备EDLC的比能量或比功率性能远高于目前活性炭基EDLC,具有良好的应用前景。
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