玉米芯和松子殼的水熱碳化及其產(chǎn)物吸附性能研究.pdf

1、水熱碳化以生物質(zhì)為原料，水作為液相反應(yīng)介質(zhì)，在一定溫度(150-250℃)和壓力(2-10 MPa)下，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為以生物炭為主的一系列高附加值產(chǎn)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(lǐng)域。與其他生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化相比，水熱碳化具有條件溫和，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，在處理廢棄生物質(zhì)方面有著更廣闊的應(yīng)用。
　　本文采用廢棄生物質(zhì)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(yīng)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(tuán)測定等手段對(duì)所得水熱炭進(jìn)行了詳細(xì)的表征。結(jié)果表明，生物質(zhì)的水熱碳化經(jīng)歷脫水、脫羥基等反應(yīng)過程，碳含量得到富集。溫度升高有利于生物質(zhì)水熱碳化反應(yīng)的進(jìn)行，所得水熱炭產(chǎn)率不斷下降，熱值、能量密度得到提高。在230℃時(shí)，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(jié)果表明，水熱碳化后的玉米芯和松子殼呈現(xiàn)碎

3、片結(jié)構(gòu)，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(shí)，分別利用Fe3+、檸檬酸作為添加劑，考察其對(duì)玉米芯和松子殼水熱炭的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)e3+、檸檬酸均能促進(jìn)生物質(zhì)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(shù)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(jí)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(duì)亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附，研究其吸附過程及動(dòng)力學(xué)規(guī)律。結(jié)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(duì)亞甲基藍(lán)的吸附容量分別為98.6 mg/g、96.7 mg/g。通過對(duì)兩種動(dòng)力學(xué)