有關(guān)生物炭與活性炭的調(diào)研.doc

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1、關(guān)于生物質(zhì)熱解炭及活性炭的調(diào)研1調(diào)研目的（1）初步了解國內(nèi)外生物質(zhì)熱裂解炭和活性炭的研究現(xiàn)狀；主要應(yīng)用領(lǐng)域；分析國內(nèi)外研究的整體情況。（2）收集國內(nèi)外關(guān)于生物炭不同的研究領(lǐng)域，研究目的，實驗方法，實驗裝置。并進行對比分析，找出有待于創(chuàng)新的領(lǐng)域以及值得借鑒的實驗方案。（3）了解國內(nèi)外在相關(guān)方面的研究趨勢。（4）了解生物炭經(jīng)物理活化法和化學(xué)活化法處理制備較高吸附能力和較高比表面積的的活性炭。2調(diào)研方法調(diào)研主要通過查閱Elseiver期刊，SpringerLink期刊，ACS美國化學(xué)學(xué)會期刊和CNKI期刊等相關(guān)文獻。3調(diào)研內(nèi)容本次調(diào)研通過瀏覽相關(guān)文獻，分別從生物質(zhì)熱裂解，熱解炭活

2、化兩方面研究分析。下面分別就調(diào)研的相關(guān)情況進行闡述：3.1生物質(zhì)熱裂解生物質(zhì)熱解是生物質(zhì)在完全缺氧條件下，產(chǎn)生液體、氣體、固體三種產(chǎn)物的生物質(zhì)熱降解過程。生物質(zhì)熱裂解技術(shù)中對于氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物研究較多，但對于生物質(zhì)熱裂解的固態(tài)產(chǎn)物，即熱解炭的研究較少，大部分作為廢棄物拋棄或者直接用于燃燒。熱解炭應(yīng)用主要集中在能源領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。意大利人chiodo等在《不同生物質(zhì)的裂解：湖泊藻類和白松木傘藻中的直接比較》一文中,從木屑(白松)，地中海海藻(傘藻)和本地淡水藻類(湖泊藻類)生物炭燃料進行裂解來對生產(chǎn)生物油的可行性調(diào)查[[1]V.Chiodo,G.Zafarana,

3、S.Maisano,S.Freni,F.Urbani.Pyrolysisofdifferentbiomass:DirectcomparisonamongPosidoniaOceanica,LacustrineAlgaandWhite-Pine[J].Elsevier,2015,Fuel2016:(164):220–227.]。印度人BhavyaB.Krishna等在《催化劑接觸對小麥秸稈和麥殼的熱解的影響》一文中，利用小麥秸稈和麥殼為原料，篩選不同的沸石催化熱解制取生物炭[[2]BhavyaB.Krishna,RawelSingh,ThalladaBhaskar.Effec

4、tofcatalystcontactonthepyrolysisofwheatstrawandwheathusk[J].Elsevier,Fuel2015(160):64–70.]。生物質(zhì)熱解技術(shù)常用裝置類型有：固定床、流化床、夾帶流、多爐裝置、旋轉(zhuǎn)爐、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器、分批處理裝置等。按溫度、升溫速率、固體停留時間(反應(yīng)時間)和顆粒大小等實驗條件可將熱解分為炭化慢熱解、快速熱解和氣化。根據(jù)生物質(zhì)熱裂解的升溫速率和停留時間，可以將生物質(zhì)裂解劃分為慢速裂解、快速裂解、閃速裂解和氣化裂解等方式。2011年Meyer等[[3]Meyer,S.;Glaser,B;Quicker,P.T

5、echnical,economical,andclimate-relatedaspectsofbiocharproductiontechnologies:Aliteraturereview[J].Environmentalscience&Technology2011,45(22),9473-9483.]概括了生物質(zhì)裂解制備生物碳的常見幾種方式以及固體產(chǎn)率和碳含量的大小見表1。表1不同生物質(zhì)熱裂解方式的反應(yīng)溢度、停留時間和固態(tài)產(chǎn)率除了傳統(tǒng)的熱裂解技術(shù)外，一些新型的生物碳制備手段和技術(shù)正在逐漸被開發(fā)出來。山東大學(xué)的王濤釆用了微波熱解法，研究了整包梧桿的熱解特性，發(fā)現(xiàn)大尺寸的生物

6、質(zhì)內(nèi)外受熱均勻，所制得的微波熱解炭的比表面積比常規(guī)熱解炭大[[4]王濤.整包秸稈的微波熱解特性研究[D].山東：山東大學(xué)，2008.]。與傳統(tǒng)熱裂解方式相比，微波加熱時，系統(tǒng)內(nèi)的熱量分布更加均勻，由于微波是內(nèi)加熱方式，故對生物質(zhì)的尺寸沒有太多的限制，具有較大的應(yīng)用前景，圖1顯示了典型生物質(zhì)微波裂解的裝置圖以及與傳統(tǒng)熱裂解的差異性。圖1微波裂解發(fā)生裝置及其與傳統(tǒng)加熱方式的區(qū)別除微波外，另外一些新型裂解技術(shù)也有一定開展，如激光和等離子體裂解技術(shù)。激光裂解技術(shù)樣品的使用量較少，并且可以進行快速的升溫和降溫，這樣可以有效避免二次反應(yīng)的發(fā)生但由于裝置價格昂貴且對裂解樣品有限制，激光裂

7、解技術(shù)沒有得到很大推廣。等離子體裂解技術(shù)主要應(yīng)用在制備合成氣和焦炭上，相比傳統(tǒng)的裂解技術(shù)，其可較大提高合成氣而降低生物油的產(chǎn)率。但由于能量和溫度較高，電能消耗量很大，這一裂解技術(shù)也沒有得到很大的應(yīng)用。3.2熱解炭活化Azargohar等采用KOH對杉木快速熱解炭進行了化學(xué)活化，在活化溫度為953K時得到活化后熱解炭的比表面積為836m2/g[[5]AzargoharR，DalaiAK．SteamandKOHactivationofbiochar:Experimentalandmodelingstudies［J］.M