玉米芯和松子殼的水熱碳化及其產物吸附性能研究.pdf

1、水熱碳化以生物質為原料，水作為液相反應介質，在一定溫度(150-250℃)和壓力(2-10 MPa)下，將生物質轉化為以生物炭為主的一系列高附加值產物。所得生物炭廣泛用于燃料、土壤改良、污染物脫除、功能納米材料制備、固定CO2等諸多領域。與其他生物質熱化學轉化相比，水熱碳化具有條件溫和，操作簡便等優(yōu)點，在處理廢棄生物質方面有著更廣闊的應用。
　　本文采用廢棄生物質松子殼和玉米芯作為原料，分別在不同的水熱碳化溫度(180℃、200℃

2、、230℃)下反應5h，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜分析(FT-IR)、元素分析、含氧官能團測定等手段對所得水熱炭進行了詳細的表征。結果表明，生物質的水熱碳化經歷脫水、脫羥基等反應過程，碳含量得到富集。溫度升高有利于生物質水熱碳化反應的進行，所得水熱炭產率不斷下降，熱值、能量密度得到提高。在230℃時，玉米芯和松子殼水熱炭的熱值與原料相比分別原樣提高了35.71％、38.70％。SEM結果表明，水熱碳化后的玉米芯和松子殼呈現(xiàn)碎

3、片結構，溫度升高后，在水熱炭表面有少量炭微球生成。在溫度為200℃時，分別利用Fe3+、檸檬酸作為添加劑，考察其對玉米芯和松子殼水熱炭的影響。結果表明，F(xiàn)e3+、檸檬酸均能促進生物質的水熱碳化過程。與直接水熱碳化相比，玉米芯和松子殼在添加Fe3+后所得水熱炭的熱值分別提高了18.91％、29.47％，添加檸檬酸的水熱炭熱值分別提高了40.70％、34.30％。SEM顯示，添加Fe3+的玉米芯和松子殼水熱炭表面生成的炭微球數量顯著，且球形

4、完整、粒徑較大、表面光滑。添加檸檬酸的水熱炭表面的炭微球粒徑在納米級別，呈現(xiàn)致密的蜂窩狀。由于添加檸檬酸制備的水熱炭表現(xiàn)出良好的物化特性。故利用兩種原料添加檸檬酸后制備的水熱炭對亞甲基藍進行吸附，研究其吸附過程及動力學規(guī)律。結果表明:在pH為7.0，水熱炭投加量為0.5 g/L，亞甲基蘭濃度為50 mg/L的情況下，添加檸檬酸后的玉米芯水熱炭、松子殼水熱炭對亞甲基藍的吸附容量分別為98.6 mg/g、96.7 mg/g。通過對兩種動力學