生物質(zhì)水熱炭的制備及性能研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10225學(xué)號(hào)：S16133學(xué)位論文生物質(zhì)水熱炭的制備及性能研究指導(dǎo)教師姓名i申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：論文提交日期：授予學(xué)位單位：吳花姣劉守新教授碩士2016年4月東北林業(yè)大學(xué)東北林業(yè)大學(xué)學(xué)科專業(yè)：林產(chǎn)化學(xué)加工工程論文答辯日期：2016年6月授予學(xué)位日期：答辯委員會(huì)主席：論文評(píng)閱人：◆東方厶櫛靠大學(xué)摘要摘要水熱炭化具有反應(yīng)溫度低，原料不受水分含量限制，耗能少，C02釋放量少等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效的生物質(zhì)預(yù)處理手段和生物質(zhì)全組分轉(zhuǎn)化方法。在我

2、國(guó)，稻草、木材等生物質(zhì)原料具有來(lái)源廣、產(chǎn)量高、有效利用率低等特點(diǎn)。因此，將水熱炭化法用于處理稻草木材等可再生生物質(zhì)資源，生產(chǎn)高附加值材料一水熱炭，系統(tǒng)研究不同原料水熱炭的性質(zhì)和其應(yīng)用性能，揭示水熱炭的轉(zhuǎn)化生成歷程，具有重要意義。本論文以稻草、落葉松鋸屑和楊木鋸屑為原料，經(jīng)水熱炭化制備稻草水熱炭，采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜分析(FTIR)、熱分析(TG)等表征手段對(duì)其形貌、晶相結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行分析；分別

3、對(duì)稻草和落葉松水熱炭進(jìn)行吸附性能測(cè)試和肥料緩釋性iiii試；在落葉松水熱炭中摻雜N元素KOH活化并進(jìn)行電化學(xué)性IIII試；對(duì)楊木水熱炭進(jìn)行CO：法活化并分析其孔結(jié)構(gòu)。論文主要內(nèi)容如下：以稻草為原料，采用水熱炭化法可以制備稻草水熱炭。稻草水熱炭表面含有0H、C=O、COOH、COC一等含氧官能團(tuán)，水熱炭的結(jié)晶峰強(qiáng)度隨著水熱炭化溫度的升高逐漸升高。重金屬離子吸附實(shí)驗(yàn)表明：稻草基水熱炭對(duì)Cd2和Pb2離子的吸附能力不同，其中對(duì)Cd2的吸附能力

4、更強(qiáng)；RS220具有最高的Cd2吸附容量(2876mg／g)；RS260具有最高的Pb2吸附容量(2133mg／g)。以落葉松鋸屑為原料，采用水熱炭化法可以制備落葉松水熱炭。落葉松水熱炭表面生成炭球，隨著水熱炭化溫度的升高，水熱炭表面的炭球數(shù)量增加，而且炭球表面光滑球形良好。當(dāng)水熱溫度升高到260℃時(shí)，水熱炭的表面含氧官能團(tuán)數(shù)目減少，部分微晶結(jié)構(gòu)也轉(zhuǎn)變成無(wú)定形結(jié)構(gòu)。緩釋實(shí)驗(yàn)表明：將水熱炭La200和尿素以3：1的比例混合制得的緩釋肥料(

5、13)具有最好的緩釋效果，五次淋溶后，總共釋放6894％的尿素量，即仍然有3106％的尿素能夠持續(xù)緩釋。以落葉松水熱炭為基體，以三聚氰胺為氮源，KOH為活化劑制備N摻雜多孔炭。研究表明：N摻雜多孔炭為無(wú)定形結(jié)構(gòu)，鋸屑表面含有C=O、COOH、一OH和COC一等含氧官能團(tuán)，同時(shí)含有含N六元環(huán)吡啶(N一6)和含N五元環(huán)嘰咯／vii啶酮(N5)這兩種具有更高活性的含氮結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性iiii試表明：由充放電曲線得到的四個(gè)樣品的比電容大小依次是P

6、C260PC240(“PC220)PC200。當(dāng)電流密度為50Ag。1時(shí)，PC260的比電容仍然可以達(dá)到205Fg～，而PC200最低也能達(dá)到1434Fg～。值得一提的是，PC200具有最好的電化學(xué)穩(wěn)定性，當(dāng)電流密度為01～10Ag。1時(shí)，均能得到呈等腰三角形對(duì)稱性良好的充放電曲線。以楊木鋸屑為原料，采用水熱炭化法制得了楊木水熱炭。水熱炭化溫度能夠影響水熱炭的性質(zhì)。楊木水熱炭表面富含—OH，COOH和C=O等含氧官能團(tuán)。當(dāng)水熱炭化溫度高