热解稻壳炭的高值化利用研究-动力工程及工程热物理学专业毕业论文.docx

摘簇摘要 摘簇 摘要 热解液化技术是生物质最具潜力的利用技术之一。生物质热解过程中会产生 大量的焦炭，它们其有碳含塞高的特点，可通过藤续鳃加工处理加以高效利灞， 从而提高整个生物质热解过程的经济性。作为热解液化原料，稻壳可以从稻米加 工厂集中获取，因此稻壳在原料收集成本稠便利性方面具骞其它生物质原料无法 比拟的巨大优势。而稻壳由于Si02含量高，热解过程稻壳炭产率一般在30％以 上。不过，目前有关快速热解稻壳炭的高附加值利用方面的研究还比较少。鉴于 就，本文开展了利灞热解稻巍炭制冬国体酸催纯荆和活性炭溉方垂戆研究。 (1)固体酸催化剂的制备和应用 以热解稻壳炭为原料，浓硫酸为磺化剂制备了圆体酸催化剂，考察了磺化温 度帮磺纯时阖对固体酸催亿帮的影响；以溘酸和平醇的酯纯反应为探针反应，探 讨了催化剂用量、甲醇和油酸的摩尔比、酯化温度和酯化时间对油酸转化率的影 响，并对掰制备固体酸催化剂在酯化反殿中的稳是性进行了研究；考察了所制各 固体酸催化剂的催化酯交换活性，并将其用于催纯废餐饮油制备生物柴油。结果 表明，以热解稻壳炭为原料制备固体酸催化剂工艺简单、需要时间短、过程能耗 低，适塞的磺纯溢度昶时间分别隽90。C窝0。5 h，在该条停下镁得鳃圜体酸催化 剂为无定形炭结构，孔隙结构不够发达，一SOsH和酚羟基含量较高，分别约为 0．9mmol／g和1．6mmol／g，热稳定性良好，一S03H在180 oC以上时才开始分解； 所翩备的稻壳炭基固体酸罐镬：蒲具有良好的催纯酯亿活性，在醇漶摩尔比为4：1、 催化剂用量为5％、酯化温度为110 oC、酯化时间为2 h的条件下，油酸的酯化 率可达98％以上；所制备的豳体酸催化粼具有较好的催化酯交换反应活性，在三 油酸甘油酯和甲醇的酯交换反应中，15h后油酸甲酯的产率麴为80％；在以废餐 饮油为原料制备生物柴油时，所制备的湖体酸催化剂可以同步有效催化废餐饮油 中熙肪酸的酯化反应和甘油三貉的酯交换反应，攘表现出毙Amberlyst-15更高 的活性；在稻壳炭纂固体酸催化剂的催化作用下，3 h后脂肪酸的转化率可达98％ 以上，15 h后脂肪酸甲酯的产率接近90％：所制备网体酸催化剂在油酸的酯化反 应和废餐饮油餐餐生物柒、擒的过程中均表现警了较高懿稳定性，在生物装油制各 过程中，经过连续5次利用后，脂肪酸的转化率和脂肪酸甲酯的产率分别为95．75％ 和80．20％；所制备固体酸德化裁的催化醣化活性倪予催化酌交换活性，因此在 以脂肪酸含量较高的油品为原料制备生物柴油时其有极大的应用潜力。 (2)C02活化结合浸洗脱灰制备活性炭及其应用 数热解稻壳炭为原料，搽参毒了二次炭化对活性炭制备的彩嚷，并采蹋C02活 万方数据 摘要化结合KOH和K2C03溶液浸洗脱灰的方法制备了活性炭：考察了KOH和K2C03 摘要 化结合KOH和K2C03溶液浸洗脱灰的方法制备了活性炭：考察了KOH和K2C03 溶液浓度和浸洗时阀对活性炭孔隙结构期产率的影响，并结合活性炭的灰分含量 和灰分缎成对浸洗过程中孔隙扩展昀机联进行了研究；对在最佳条件下制得的活 性炭进行了表征，并对其碘吸附值进行了测定；以所制活性炭为吸附剂，考察了 其对翌攀基蓝窝C02的吸附黪注。结果表明，二次炭纯对所褥活性炭的孔隙结梅 基本没有影响；KOH和K2C03的最佳浸洗时间均为1 h，最佳溶液浓度分别为l mol／L和4 mol／L；谯最佳浸洗条件下，融KOH和K2C03溶液浸洗得到的活性炭 理纯特性帮琵隙结构基本檑同，它稻翡比表面积约为l 100 m2／g，贫孔率为60％ 左右，孔径主要分布在1．5～15 11111之间，碘吸附值达1100 mg／g以上；没洗过程 可有效脱除稻壳炭巾的灰分，在最佳条婷下对二氧化硅的脱除攀达99％以上，且 浸洗过程中样品的质量变亿和灰分含量变化基本稻同，这说明浸洗过程活性炭孔 隙的发商主要由样品中灰分物质的脱除所引起；利用KOH或K2C03溶液浸洗经 C02活化鳇疆壳炭是一秘有效酶剑冬活性炭的方法，与物理溪佬法和化学活纯法 相比，该方法兼具制备过程腐蚀性小和所得活性炭孔隙结构发达的优点；所制备 的活性炭对亚甲基篮的吸附平衡时间为20h，平衡吸附量随蔫贬甲基蓝溶液初始 浓度的增大两增大，初始浓度蠹200-300 mg／L时，稻壳炭基活性炭对驻甲基蓝 平衡吸附量基本不受吸附温度的影响，而当初始浓度增大至400---500 mg／L时， 随着吸附温度的升离，稻壳炭基活性炭的亚甲基蓝平衡吸附壁增大；所铡备的活 性炭对溉甲基蓝的吸附为吸热增熵过程，可以用准：级动力学模型描述，吸附等 温线符合Langmuir模型，30 oC时的单层饱和吸附量为404．86 mg／g，其微孔也 参与了对亚甲基蓝的吸附；所剑备鳇活性炭具有较高的C02