活性炭的幾種生物質(zhì)原料
活性炭的幾種生物質(zhì)原料，由于許多國(guó)家的環(huán)保要求和新的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)活性炭的需求仍在增長(zhǎng)。由于許多國(guó)家沒(méi)有主要的基礎(chǔ)材料，如硬煤，木材或椰子殼等，因此對(duì)其他生物質(zhì)物質(zhì)進(jìn)行了活性炭生產(chǎn)的適宜性測(cè)試。
這項(xiàng)工作的目標(biāo)是將廢物生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成活性炭。像秸稈，橄欖石，堅(jiān)果殼，咖啡渣和廢谷物等廢物生物質(zhì)分兩步進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化。首先，生物質(zhì)在氮?dú)夥罩性?00℃-600℃下進(jìn)行熱解過(guò)程。氣體和液體熱解產(chǎn)物可以大力用于加熱設(shè)施或用于電力生產(chǎn)。
其次，在蒸汽氣體中在800℃-1000℃的活化過(guò)程中處理固體殘余物焦炭，以增強(qiáng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)BET方法分析的焦炭表面積。表面積的增加取決于生物質(zhì)的類(lèi)型和活化參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的設(shè)備中調(diào)查生產(chǎn)方法，而中試規(guī)模的反應(yīng)器設(shè)計(jì)用于將不連續(xù)活化過(guò)程轉(zhuǎn)化為連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。
生物質(zhì)熱解和焦炭活化成活性炭的實(shí)驗(yàn)方法
廢物生物質(zhì)熱解和活化實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。這些小型設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于，無(wú)需很長(zhǎng)的加熱時(shí)間和一個(gè)操作人員就可以快速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。只需要少量的生物質(zhì)，操作條件可以很容易地改變。由于廢氣流量低，在氣體凈化過(guò)程中不得不做很多努力。在激活設(shè)施中篩選最佳焦炭停留時(shí)間的篩選測(cè)試是一天或兩天的工作，產(chǎn)出6-10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。對(duì)于熱解和活化活動(dòng)都詳細(xì)給出了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)驗(yàn)的描述。
生物質(zhì)特性
為了從廢物生物質(zhì)中產(chǎn)生活性炭，研究了多種不同的廢物生物質(zhì)物質(zhì)。一些被調(diào)查類(lèi)型的生物質(zhì)的性質(zhì)在附錄中給出表1。
| C | H | O | N | S | Cl | 灰分 | H2O | |
| 稻草未經(jīng)處理 | 39.6 | 4.6 | 36.4 | 0.7 | 0.1 | 0.2 | 18.3 | 8 |
| 稻草預(yù)處理 | 42.4 | 5.9 | n.m | 0.76 | n.m | n.m | 3.6 | None |
| 橄欖石 | 48 | 5.6 | n.m | <1 | n.m | n.m | 5 | 4 |
| 小麥秸稈 | 44.1 | 6 | 44.9 | 0.5 | 0.2 | 0.7 | 7.9 | 9.8 |
| 小麥秸稈顆粒 | 43.1 | 5.9 | 45.5 | 1 | n.m | n.m | ~8 | 6.5 |
| 核桃殼 | 50.7 | 6 | n.m | n.m | n.m | n.m | 0.9 | 10.7 |
| 開(kāi)心果殼 | 43.7 | 5.9 | n.m | n.m | n.m | n.m | 0.8 | Dry |
實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熱解
熱解實(shí)驗(yàn)在“袋式”反應(yīng)器中進(jìn)行，該反應(yīng)器最初設(shè)計(jì)用于快速熱解實(shí)驗(yàn)，并且被重新轉(zhuǎn)換為慢速熱解。以5-10K/min的低加熱速率加熱生物質(zhì)被認(rèn)為優(yōu)于活性炭生產(chǎn)的快速加熱速率。進(jìn)料口里裝滿(mǎn)了約100克的生物質(zhì)。進(jìn)料通過(guò)熱氮?dú)饬骷訜岵⑶伊硗馔ㄟ^(guò)固定在每個(gè)袋的壁上的電加熱器加熱。熱解溫度不同，但對(duì)活性炭質(zhì)量的影響不大，因?yàn)闊峤夂笊镔|(zhì)未完全脫揮發(fā)分。原因在于活化發(fā)生在比熱解更高的溫度下，因此在活化步驟中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)脫揮發(fā)分。不完全熱解的缺點(diǎn)是在活化步驟中產(chǎn)生的一些油需要額外的冷卻和過(guò)濾系統(tǒng)。將主要熱解氣體在氣體冷卻器中冷卻至5℃，并且收集油以將其用作用于生產(chǎn)粒狀活性炭的粘合劑材料。試驗(yàn)結(jié)束后，活性炭從進(jìn)料口中取出，質(zhì)量平衡被確定。
對(duì)從不同的廢物生物質(zhì)物質(zhì)熱解和蒸汽活化的兩步過(guò)程中的活性炭產(chǎn)生進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)為高質(zhì)量表面積碳的生產(chǎn)參數(shù)提供了一個(gè)數(shù)據(jù)。表面測(cè)量通過(guò)BET方法測(cè)定。具有高BET比表面積的活性炭可以用任何種類(lèi)的堅(jiān)果殼產(chǎn)生，如開(kāi)心果，核桃或椰殼。BET表面積總計(jì)大于千米2 / g以下。千米- 800中間值2/ g可以用山毛櫸木，橄欖石，廢谷物，向日葵殼，咖啡渣和橡木果實(shí)來(lái)完成。稻草事項(xiàng)和油菜種子不因400-800米其低BET表面積更好地為活性炭生產(chǎn)2 / g以下。特別是稻草導(dǎo)致低表面值，除非在熱解之前不用堿性溶劑處理?；钚蕴恐饕?0-60埃的微孔和中孔占優(yōu)勢(shì)。麥稈也存在于稻草和開(kāi)心果殼碳中。
本文作者：董帝豪
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