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摘要:将梧桐锯末和聚丙烯塑料按比例混合后,采用K2CO3活化法制备活性炭,基于中心组合实验设计(CCD)的响应面法(RSM),以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为优化目标,优化工艺参数.结果 表明,当塑料含量为19wt%、无水K2CO3与梧桐锯末质量比为1.73、活化温度为958℃、活化时间为91 min时,所制活性炭的性能最优,碘吸附容量为1320.97 mg/g,亚甲基蓝的吸附容量为471.95 mg/g,与二阶模型预测值接近,表明该模型具有较高的可信度.方差分析结果表明,盐料比、活化温度、活化时间提高对活性炭的碘吸附容量有显著的促进作用,而塑料含量对活性炭碘吸附容量有抑制作用;活化温度、活化时间对活性炭的亚甲基蓝吸附容量影响显著,与塑料含量均具有促进作用,而盐料比是非显著因素且有抑制作用.最优条件下所制活性炭的比表面积为1916.10 m2/g,总孔容为1.12 cm3/g,其中介孔高达70.10%.相比于单因素优化实验所制活性炭,比表面积提高了454.11 m2/g.FT-IR分析表明两种优化条件下所制活性炭的官能团基本没有变化,活性炭亚甲基蓝吸附量的提高主要是由于样品的比表面积增大.
摘要:文章分别在过量空气系数α为1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30的6种工况下和氧化剂中添加的水蒸气体积分数φH2 O为0、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15的6种工况下,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对燃气分级燃烧的管式加热炉进行了研究,分析了炉膛内的温度分布、NO密度分布以及NO排放情况.结果表明,α=1.10时,低氮燃烧效果较好;φH2 O=0.10时,炉膛内部温度分布均匀且NO排放量较低.
[期刊论文] 范方宇 李晗 邢献军
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:采用低温烘焙技术制备玉米秸秆成型生物炭,可解决玉米秸秆带来的环境污染及资源浪费.研究以玉米秸秆成型颗粒为原料,利用固定床反应器,制备了不同烘焙温度(250~400℃)成型生物炭,采用元素分析、工业分析、能量产率、质量产率、机械性能、疏水性、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、元素K含量等分析生物炭特性.随烘焙温度升高,热值增加,能量产率降低,400℃时,成型生物炭热值为21.86 MJ/kg,能量产率为50.17%.成型生物炭颗粒表面裂纹增多,机械性能降低,350℃烘焙成型生物炭(CSP350)机械性能好于400℃烘焙成型生物炭(CSP400),低于成型生物质颗.烘焙生物炭疏水性提升,可贮藏于室外.成型玉米秸秆经烘焙热解发生了脱水、脱羰基、脱甲基反应,纤维素、半纤维素热解剧烈,木质素开始热解.随温度升高,其孔径呈下降趋势,比表面积增大.结果表明,玉米秸秆成型烘焙生物炭可作为优质生物燃料,适宜制备温度为300~350℃.
摘要:通过简单水热和活化方法制备磷掺杂葵花盘基活性炭,采用SEM,TEM,BET,Raman,XRD等方法对材料进行表征,将其用作锂离子电池负极材料.结果 表明,活性炭材料用作锂离子电池负极材料时比容量高,库伦效率好,循环性能稳定.在500 mA/g的电流密度下,首圈充电容量达1052 mAh/g,库伦效率为48.9%.经200次循环后,容量仍保持在1 000 mAh/g以上.
摘要:采用新鲜海带为原料,先真空冷冻干燥,粉碎过筛后与一定量KOH干混,高温活化制备生物质活性炭,选取优化后的活性炭掺杂钴氮元素,经过高温煅烧形成Co-N-C型非贵重金属催化剂.结果表明,海带基生物质活性炭在活化温度为800℃,活化时间60 min下比表面积为2071.72 m2/g,总孔容为1.20 cm3/g,产率为25.06%;该生物质活性炭掺杂钴氮元素获得的催化剂材料拥有很好的ORR(氧还原反应)活性、耐甲醇性和稳定性,可以被广泛的应用在能源领域.
摘要:以锯末为原材料,采用磷酸水热预处理后活化的工艺制备高介孔率活性炭,以比表面积和孔容为评价标准,通过单因素实验探究了酸料比、活化温度、活化时间对活性炭比表面积及总孔容的影响规律,验证了该工艺的可行性.最优条件下所制备的活性炭比表面积为2579 m2·g-1,介孔率达到96.6%,充分说明磷酸水热预处理工艺能够显著提高活性炭介孔孔容占比.亚甲基蓝(MB)吸附实验数据与Redlich-Peterson模型拟合度较好,样本活性炭对MB的吸附为单分子层吸附,最大单层吸附量为618.35 mg·g-1,接近于实验测试值632.79 mg·g-1,表明该方法制备的活性炭具有良好的MB吸附性能.
摘要:真空干燥既能保证干燥后物料品质,又能提高干燥速率,且具有干燥温度低,温差热应力小和适用于热敏性物料干燥等优点.相对于传统热风十燥,作为热敏性作物的稻谷采用真空干燥可以有效降低爆腰率和提高发芽率.为研究稻谷真空干燥动力学特性,设计搭建了可准确控制相对压力、温度并实时测量质量的干燥动力学实验平台.该平台包括真空控制模块、温度控制模块、质量称量模块、实时数据采集与控制模块以及数据处理模块.对实验平台的真空控制、温度控制和质量测量性能进行测试分析,结果表明该平台能够实现相对压力和温度的准确控制并实现干燥数据的实时精确采集.
摘要:以城市污水厂二沉池污泥为主要原料、固体ZnCl2为活化剂,添加一定量锯末,在高温管式炉中采用化学活化法制备污泥活性炭,通过单因素实验考察了锯末添加率、盐料比、活化温度、活化时间对污泥活性炭吸附性能的影响.结果表明,锯末添加量为20%、盐料质量比为2.0、活化温度为550℃、活化时间为15 min时,所得活性炭碘吸附性能最优,达679.25 mg/g;污泥活性炭具有发达的孔结构,其比表面积达609.68 m2/g,总孔容为0.51 cm3/g,平均孔径为3.51 nm.
摘要:以梧桐锯末为基体、无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备成型活性炭颗粒,通过单因素实验考察盐料质量比、活化温度、活化时间及成型密度对活性炭吸附碘性能的影响,并对其进行了表征.结果表明,在盐料质量比2.0、活化温度950℃、活化时间80 rain、成型密度1.3 g/cm3的条件下,所制成型活性炭对碘的吸附容量达1323.25 mg/g.成型活性炭具有发达的孔结构,比表面积为1432.59 m2/g,平均孔径为1.70 nm,总孔容为0.772 cm3/g,其中微孔比表面积为1302.75 m2/g,孔容为0.566 cm3/g,微孔率达73.3%.
摘要:探究胡萝卜真空干燥过程中系统压力和温度对胡萝卜干燥特性的影响.结果表明:在同一系统压力下,温度越高,干燥速率越快;在同一干燥温度下,系统压力越小,干燥速率越快.通过应用Fick扩散定律描述胡萝卜的水分迁移规律,在研究的温度范围内其有效水分扩散系数在6.717~18.594×10-10之间变化.根据Arrhenius方程得到胡萝卜厚度为4和6 mm的活化能分别为31.46和33.06 kJ/mol.通过非线性回归方法将MR与五个薄层干燥模型进行拟合,参照评价指标R2、RMSE及χ2等,对多个模型进行综合分析,其中Midilli and Kucuk模型显示出更好的拟合效果.
摘要:以聚丙烯塑料和梧桐锯末为原材料,无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备高介孔率柱状活性炭.通过单因素实验,探究了塑料含量、盐料比、活化温度及活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响.结果表明:当塑料含量为20%、盐料比为2.5、活化温度为950℃、活化时间为80 min时,所制备的活性炭具有较高的MB吸附量(322.9 mg·g-1).所制备的活性炭具有发达的微观孔隙结构,其比表面积达到1461.99m2·g-1,平均孔径为3.23 nm,总孔容为1.04cm3·g-1,其中,介孔孔容为0.80 cm3·g-1,介孔率超过70%,充分说明该方法可制备优质高介孔率柱状活性炭.
摘要:以干基含水率为28.02%的稻谷为研究对象,研究了相对压力(-20、-50和-80 kPa)和温度(40、50、60和70℃)对稻谷真空干燥特性的影响.结果表明,相对压力对稻谷干燥的影响不大,温度对稻谷干燥的影响较明显.温度越高,达到目标含水率所需的时间越短,干燥速率和峰值干燥速率越大.采用9种不同的等温干燥模型对不同干燥温度下的实验结果进行拟合分析,模型拟合的相关系数R2均高于0.9860,拟合效果均较好,其中Midilli and Kucuk模型的R2均高于0.9990,拟合效果最好.稻谷的有效水分扩散系数随温度的升高而增大,干燥活化能为37.43 kJ/mol.
摘要:以锯末(sawdust,SD)生物质为原料,采用水热炭化法在温度170、200、230℃,时间15、30 min下制备水热生物炭,分析水热生物炭的产率、能量产率、热值、元素组成、表面官能团、表观形貌、平衡含水率等变化等特征.工业分析、元素分析表明,温度是影响水热炭化的重要因素.锯末水热生物炭随温度的升高、时间的延长,C含量增大,O含量降低;生物炭产率、能量产率降低,热值增加.当温度为230℃,时间为30 min时,得到生物炭产率为68.78%,能量产率为78.27%,热值为21.57 MJ/kg.范式图、红外光谱分析显示,在低温短时炭化时,转化过程以脱水、脱羰基为主.扫描电镜显示水热炭化能破坏生物质微观结构,水热生物炭表面光滑,锯末在170、200℃炭化后有缝隙结构,230℃表面出现孔洞结构.平衡含水率结果表明,水热炭化能提高锯末生物炭的疏水性质,有利于生物炭燃料的保存利用.
摘要:通过热重分析研究了干基含水率为21.05%的稻米在40,50,60和70℃下的等温干燥动力学.结果表明,温度越高,最终含水率越低,干燥速率和峰值干燥速率增大.采用5种不同的等温干燥模型对不同干燥温度下的实验数据进行拟合,所得相关系数R2均高于0.9653,拟合效果较好,其中Midilli-Kucuk模型的R2均高于0.9994,拟合效果最好.稻米的有效水分扩散系数随干燥温度升高而增大,干燥活化能为5.23 kJ/mol.
摘要:采用自制燃烧实验平台,考察了燃烧温度和空气流量对生活垃圾(MSW)燃烧过程中CO和NO排放特性的影响,并与Logistic数学模型预测结果比较.结果表明,CO排放呈先增后减的单峰曲线,CO平均浓度和峰值浓度随燃烧温度提高先减小后增大,峰值前移,燃尽时间缩短;CO平均浓度随空气流量增加而减小,峰值后移,燃尽时间增加;空气流量13.3 L/min、燃烧温度800℃时,CO的平均浓度最小为44.56 mg/m3.NO排放呈增大-减小-增大-减小的双峰形态,NO平均浓度和峰值浓度随燃烧温度和空气流量增加而增加,空气流量13.3 L/min、燃烧温度950℃时,NO的平均浓度最大为25.26 mg/m3.Logistic模型能较好地描述燃烧过程中N析出率的变化.
摘要:以锯末为原料,氯化锌为活化剂,采用干法混合后直接成型活化制备无粘结剂生物质成型活性炭.为考察该工艺的可行性,通过单因素实验,考察盐料比、活化温度、活化时间与成型密度对生物质成型活性炭吸附性能的影响,得出较优工艺条件为:盐料质量比2.0∶1,活化温度550℃,活化时间为40 min,成型密度为1.5 g/cm3.在此工艺条件下制备得到的生物质成型活性炭,碘吸附值为1322.7 mg/g,BET比表面积为2010 m2/g,初步证明干法制备生物质成型活性炭的可行性.
摘要:以质量产率、能量产率、高位热值为评价指标,对热解温度、升温速率、保留时间进行正交实验,确定了玉米秸秆成型颗粒烘焙最佳工艺条件.结果表明,热解温度290℃、升温速率7.0℃/min、保留时间45 min时产品综合性能最好,热值为20.32 MJ/kg,能量产率为75.37%.产品含水率、平衡含水率、吸水率、耐久性、跌落强度等质量指标分析表明,烘焙玉米秸秆成型颗粒具有优良的贮藏、运输性质.
摘要:为全面了解木屑及其水热炭的差异,获取更多关于水热炭作为化工燃料的使用特性.该文使用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对比研究了木屑及其水热炭在热解过程(10℃/min升温速率)中的失重特性及其官能团变化,分析了升温速率(10、20、30℃/min)对2种样品热解失重过程的影响,采用DAEM(分布活化能模型)计算了2种样品不同转化率下的活化能.结果表明:1)在200℃反应6 h得到的木屑水热炭,化学结构与木屑相似.2)在热解过程(10℃/min升温速率)中,木屑与水热炭最大失重速率分别为0.817%/℃和1.224%/℃,温度为353.57℃和363.42℃;不同终温下半焦红外光谱分析发现,水热炭更易解聚,其碳化速度更快.3)对比3种不同升温速率下2种样品的失重曲线可知,水热处理没有影响热滞后现象,样品焦炭生成量与升温速率无关,焦炭生成量平均值水热炭大于木屑.4)DAEM模型适用于2种样品热解反应活化能的求解,木屑及其水热炭活化能分别为99.33~252.72 kJ/mol和63.77~211.68 kJ/mol,当转化率在0.30到0.80范围时,木屑的活化能高于水热炭.研究结果为木屑水热炭热化学转化制备焦炭提供理论依据.
[专利] 发明专利 CN201811265098.8
合肥工业大学 2019-03-15
摘要:本发明涉及一种生物质分级热解燃烧器。该生物质分级热解燃烧器,包括燃烧器外壳,所述燃烧器外壳的内部活动安装有装有空心旋转轴的燃烧室,所述燃烧室由燃烧室筒壁与开设在燃烧室筒壁表面的灰孔构成,所述燃烧室的两侧端面分别设有出口与入口,所述燃烧室的入口连接有入料管,所述燃烧室的出口连接有进气管;所述燃烧室的上方设有烟气换热器,烟气换热器的上方连接有排烟管道;该生物质分级热解燃烧器,利用生物质气化后的余炭燃烧产生热量经烟气换热器后为生物质第一步气化提供热量,无需外加热源,实现了生物质自给供热气化,解决了目前生物质能源利用过程中燃烧温度过高引起氯碱腐蚀、结渣现象,与燃烧温度低会出现焦油,能源利用率低的问题。
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CSTPCD 北大核心
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摘要:以毛竹废弃物为原料,采用自制设备制备毛竹成型颗粒,分析了粉碎粒径、含水率、预热温度、成型压力对颗粒成型的影响,并以松弛密度、耐久度为指标,采用单因素及正交试验对毛竹成型颗粒制备工艺参数进行了优化.结果表明:当粒径小于0.38 mm,含水率为15%,预热温度为125℃,成型压力为20 MPa时,成型效果最好,此时成型颗粒的松弛密度为1.110 g/cm3,耐久性为0.955.该工艺的优化设计为毛竹废弃物制备成型颗粒工艺参数的选择提供了参考.
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