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活性炭的几种生物质原料

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 89次

  活性炭的几种生物质原料,由于许多国家的环保要求和新的应用领域,对活性炭的需求仍在增长。由于许多国家没有主要的基础材料,如硬煤,木材或椰子壳等,因此对其他生物质物质进行了活性炭生产的适宜性测试。

  这项工作的目标是将废物生物质转化成活性炭。像秸秆,橄榄石,坚果壳,咖啡渣和废谷物等废物生物质分两步进行热转化。首先,生物质在氮气氛中在500℃-600℃下进行热解过程。气体和液体热解产物可以大力用于加热设施或用于电力生产。

  其次,在蒸汽气体中在800℃-1000℃的活化过程中处理固体残余物焦炭,以增强通过标准BET方法分析的焦炭表面积。表面积的增加取决于生物质的类型和活化参数。在实验室规模的设备中调查生产方法,而中试规模的反应器设计用于将不连续活化过程转化为连续生产过程。

  生物质热解和焦炭活化成活性炭的实验方法

  废物生物质热解和活化实验在实验室进行。这些小型设备的优势在于,无需很长的加热时间和一个操作人员就可以快速运行实验。只需要少量的生物质,操作条件可以很容易地改变。由于废气流量低,在气体净化过程中不得不做很多努力。在激活设施中筛选焦炭停留时间的筛选测试是一天或两天的工作,产出6-10个数据点。对于热解和活化活动都详细给出了实验室规模实验的描述。

  生物质特性

  为了从废物生物质中产生活性炭,研究了多种不同的废物生物质物质。一些被调查类型的生物质的性质在附录中给出表1。

CHONSCl灰分H2O
稻草未经处理39.64.636.40.70.10.218.38
稻草预处理42.45.9n.m0.76n.mn.m3.6None
橄榄石485.6n.m<1n.mn.m54
小麦秸秆44.1644.90.50.20.77.99.8
小麦秸秆颗粒43.15.945.51n.mn.m~86.5
核桃壳50.76n.mn.mn.mn.m0.910.7
开心果壳43.75.9n.mn.mn.mn.m0.8Dry

  实验室规模热解

  热解实验在“袋式"反应器中进行,该反应器最初设计用于快速热解实验,并且被重新转换为慢速热解。以5-10K/min的低加热速率加热生物质被认为优于活性炭生产的快速加热速率。进料口里装满了约100克的生物质。进料通过热氮气流加热并且另外通过固定在每个袋的壁上的电加热器加热。热解温度不同,但对活性炭质量的影响不大,因为热解后生物质未完全脱挥发分。原因在于活化发生在比热解更高的温度下,因此在活化步骤中已经实现了整个脱挥发分。不完全热解的缺点是在活化步骤中产生的一些油需要额外的冷却和过滤系统。将主要热解气体在气体冷却器中冷却至5℃,并且收集油以将其用作用于生产粒状活性炭的粘合剂材料。试验结束后,活性炭从进料口中取出,质量平衡被确定。

  对从不同的废物生物质物质热解和蒸汽活化的两步过程中的活性炭产生进行了研究。实验室规模的实验为高质量表面积碳的生产参数提供了一个数据。表面测量通过BET方法测定。具有高BET比表面积的活性炭可以用任何种类的坚果壳产生,如开心果,核桃或椰壳。BET表面积总计大于千米2 / g以下。千米- 800中间值2/ g可以用山毛榉木,橄榄石,废谷物,向日葵壳,咖啡渣和橡木果实来完成。稻草事项和油菜种子不因400-800米其低BET表面积更好地为活性炭生产2 / g以下。特别是稻草导致低表面值,除非在热解之前不用碱性溶剂处理。活性炭主要由40-60埃的微孔和中孔占优势。麦秆也存在于稻草和开心果壳碳中。

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