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2022年, 第56卷, 第6期 刊出日期:2022-11-30 上一期   
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2022 (6):  0-0. 
摘要 ( 13 )   PDF(19101KB) ( 87 )  
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研究报告
原料复配制备木质素基成型活性炭研究
许伟, 刘军利, 孙康, 卢辛成, 徐茹婷, 张艳萍
2022 (6):  1-7.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.001
摘要 ( 72 )   HTML ( 1539 )   PDF(1774KB) ( 106 )  

以碱木质素和杉木屑为原料,磷酸为活化剂,制备碱木质素基成型活性炭,考察了碱木质素质量分数、浸渍比、活化温度、活化时间等对活性炭性能的影响。研究结果表明:碱木质素复配杉木屑(碱木质素质量分数50%)后,复配料的表面润湿性显著提高,瞬时水接触角由133.2°(碱木质素)降低至86.6°(复配料);热膨胀系数显著降低,膨胀温度区间的热膨胀系数由2 365 μm/(m·℃)(碱木质素)降低至45 μm/(m·℃)(复配料)。在最佳工艺条件即碱木质素质量分数50%、浸渍比1.5:1(纯磷酸与复配料质量比)、活化温度500℃、活化时间90 min下,制备的成型活性炭得率41.76%,碘吸附值1 070 mg/g,亚甲基蓝吸附值255 mg/g,强度90%,比表面积1 646 m2/g,总孔容积为0.795 cm3/g,其中孔径小于5 nm的孔容积占总孔容积的97.2%。

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中药固废原料特性与热解失重特性关联性分析
周昀, 杨海平, 邹俊, 刘紫灏, 陈汉平
2022 (6):  8-16.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.002
摘要 ( 47 )   HTML ( 1535 )   PDF(677KB) ( 85 )  

为了了解中药渣热解特性与组成结构的关联,本研究以10种典型植物类中药渣样品为原料,分析了其组成结构以及有机组分,并采用热重分析仪研究其热解失重特性,通过对中药渣原料特性与热解过程行为进行关联性分析,探讨影响中药渣热解过程的物性因素以及关联耦合机制。研究结果表明:中药渣均检出较高含量的N、S,根类样品的纤维素含量较高,叶类样品的木质素含量较高。叶类、茎秆类以及种子类中药渣样品热解脱挥发分能力较差,采用Coats-Redfern积分法得到热解活化能基本在100 kJ/mol以内;而块根类中药渣样品热解脱挥发分能力较强,活化能高于110 kJ/mol。其中,山药样品热解脱挥发分能力最强,热解活化能为169.83 kJ/mol;青蒿叶样品热解活化能最低,仅64.32 kJ/mol。纤维素和木质素是影响热解脱挥发分和热解活化能的主要物性因素,纤维素和木质素含量可用于预测中药渣热解脱挥发分能力与热解活化能。

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蒸汽爆破膨化改性对玉米秸秆结构及复合板机械性能的影响
赵鑫鹏, 周青波, 郑艳, 余海斌
2022 (6):  17-23.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.003
摘要 ( 38 )   HTML ( 1285 )   PDF(4294KB) ( 83 )  

将玉米秸秆通过单螺杆式蒸汽爆破的方式进行膨化,得到不同类型膨化玉米秸秆,再与聚丙烯树脂(PP)复合制备复合板材。通过扫描电子显微镜(SEM)、反射红外(ATR-FTIR)、热重分析(TGA)、差式扫描量热(DSC)及鲍尔纤维筛分等测试,分析了秸秆膨化前后的纤维变化情况等。分析结果表明:SEM显示通过蒸汽爆破膨化机处理过的玉米秸秆能够有效进行"三素分离",使得玉米秸秆表面结构由规整变成纤维状和粉末碎片,并且TGA、DSC和ATR-FTIR测试结果显示:在膨化过程中纤维素结构无变化,而半纤维素和木质素发生了部分的热分解。对膨化玉米秸秆与PP复合制备的复合板材的力学性能测试发现:与未膨化玉米秸秆(CS)制备的板材相比,膨化玉米秸秆(SECS)制备的板材的冲击韧性强度和拉伸强度分别增加15.69%和17.24%,而与SECS制备的复合板材的性能相比,分别经苯乙烯-丙烯酸共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物修饰的膨化玉米秸秆制备的复合板材的冲击韧性强度分别增加了156.74%和100.98%,拉伸强度分别提高了83.42%和12.03%。

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长白松热解特性及热解动力学研究
杨跃三, 薛伟, 张华超
2022 (6):  24-30.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.004
摘要 ( 41 )   HTML ( 1023 )   PDF(609KB) ( 89 )  

为获取长白松的热解特性,预防森林火灾发生,以长白松的树枝、球果、树皮和松针作为研究对象进行热解过程分析,并采用Coats-Redfern法进行热解动力学分析,以球果为研究对象探究各种因素对长白松热解的影响。实验结果表明:4种材料的热解过程均可分为4个阶段,其中主要失重阶段的质量损失率为60%左右。升温速率越大,热解越不充分,并且存在热滞后现象,25℃/min时质量损失率最小(80.34%);粒径大小对TG、DTG曲线影响较小,粒径越小,内外部受热更均匀,因此0.20 mm粒径的材料质量损失率最大(91.18%);氮气气氛下主要失重阶段有一个失重峰,而在高纯空气气氛下有两个失重峰,且长白松球果在高纯空气中热解时间更长,热解更充分,促进作用更强,质量损失率为98.14%。热解动力学分析结果显示:4种材料的最佳机理函数为"三维扩散",活化能最大的是树枝(157.04 kJ/mol),最小的是松针(98.19 kJ/mol),球果的活化能为148.08 kJ/mol,树皮的活化能为115.04 kJ/mol,因此,要格外注意对松针和树皮的防火工作。

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紫外法和皮粉法测定塔拉单宁含量的对比研究
汤丽华, 张亮亮, 张禾
2022 (6):  31-35.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.005
摘要 ( 37 )   HTML ( 1023 )   PDF(470KB) ( 85 )  

分别采用紫外法和皮粉法对5种不同含量的塔拉单宁进行对比研究,并利用SPSS软件对单宁含量测定结果进行显著性检验,结果表明:高纯度塔拉单宁(93%)分别用紫外法和皮粉法测定单宁含量时实验结果并未显著差异(P>0.05),而4种纯度为60%左右塔拉单宁的实验结果均具有显著性差异(P < 0.05),皮粉法测得的单宁含量均比用紫外法测得的结果高,差值约为1.5%~2.0%,并由此计算出紫外法测定塔拉单宁含量计算公式中的矫正常数p为1.03。紫外-可见吸收光谱与HPLC分析结果表明:塔拉单宁与五倍子单宁的最大吸收峰均为276 nm,同质量浓度下塔拉单宁的吸收峰强度高于五倍子单宁,塔拉单宁成分出峰时间主要在20~40 min,五倍子单宁主要在30~45 min。

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藻渣热解特性及动力学分析
李斯, 蒋绍坚, 李昌珠, 刘旭东, 张爱华, 肖志红
2022 (6):  36-42.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.006
摘要 ( 40 )   HTML ( 1025 )   PDF(611KB) ( 93 )  

通过热重实验研究N2气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N2气氛下快速热解实验得出:在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明:藻渣热解的主要热解阶段为25~800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N2气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×1021 min-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R2)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×1021/β exp(-228.46/(RT))(1-α8

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花生壳生物炭的改性及其吸附Pb2+性能研究
宋香琳, 李亚科, 李栋, 王留成
2022 (6):  43-50.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.007
摘要 ( 49 )   HTML ( 1023 )   PDF(1184KB) ( 111 )  

以花生壳为原料热解制备生物炭,并分别采用NaOH和KMnO4进行改性,经表征发现改性后生物炭微观结构较为疏松、孔径变小、稳定性增强,NaOH改性花生壳生物炭(AB)和KMnO4改性花生壳活性炭(MnB)的比表面积分别增至花生壳生物炭(B)的3.178倍和5.065倍,以KMnO4作为改性剂时,锰氧化物成功地固定在生物炭上,B、AB和MnB的零电荷点(pHPZC)分别为2.193、2.888和2.466。探究改性前后生物炭对Pb2+的吸附性能发现:B、AB和MnB吸附Pb2+的适宜pH值分别为4.5~6.5、5.5~6.5和5.0~6.5,达到相同Pb2+去除率时,生物炭用量MnB <AB <B,AB和MnB吸附Pb2+的吸附平衡时间较B吸附Pb2+的吸附平衡时间(1 080 min)分别缩短了180和480 min。通过吸附动力学模型和等温线模型分析可知,3种生物炭吸附Pb2+的过程均受化学吸附控制,吸附速率MnB>AB>B,AB和MnB的最大理论吸附量分别是53.19和80.65 mg/g,分别提高至B的1.38倍和2.10倍。

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综述评论
生物质锅炉NOx控制技术研究进展
高昕玥, 袁世震, 翁君杰, 赵鹏勃, 王长安, 车得福
2022 (6):  51-60.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.008
摘要 ( 43 )   HTML ( 1311 )   PDF(671KB) ( 102 )  

我国生物质资源丰富,种类繁多,可直接作为燃料燃烧。随着生物质发电装机容量占比逐年增加,环境保护要求逐年提高,生物质电厂烟气排放控制更加严格。生物质锅炉初始氮氧化物排放波动大,烟气中飞灰碱金属含量高,湿度大,生物质锅炉脱硝技术面临重大挑战。本文在对比分析生物质燃料燃烧和烟气排放特点的基础上,分析了目前广泛应用的传统脱硝技术以及正在不断完善的新型脱硝技术的发展现状和各自优缺点。传统脱硝技术包括低氮燃烧技术、选择性催化还原技术和选择性非催化还原技术,新型脱硝技术包括等离子脱硝技术、臭氧氧化脱硝技术、生物质活性炭脱硫脱硝技术、ZYY干法脱硫脱硝技术、低温氧化吸收协同半干法脱硝技术、液态生物钙脱硝技术和固态高分子脱硝技术等。同时对生物质锅炉脱硝技术存在的技术问题、成本问题和运行周期等进行了讨论。

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HMF制备FDCA的新型催化工艺研究进展
蔡佳伟, 李亢悔, 蒋涌泉, 吴述平
2022 (6):  61-70.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.009
摘要 ( 104 )   HTML ( 1215 )   PDF(1018KB) ( 126 )  

生物质转化为高附加值化学品是解决目前化石能源枯竭和全球变暖问题的有效途经,5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的平台化合物之一,可通过氧化、加氢和开环等反应制备出许多高附加值有机化合物,其中2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被认为是最有前景的化学品,能够代替目前广泛使用的石油基聚酯单体对苯二甲酸(PTA),用于合成生物可降解聚酯聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)。本文系统地综述了通过电化学催化氧化、光催化氧化和生物催化法将HMF制备成FDCA的新型工艺。这些催化工艺不同于传统的热解催化,其不需要高温高压,没有有害溶剂和昂贵的催化剂等,具有高效、绿色和可持续的优点。但还存在一些问题,如电化学催化法需要特殊且稳定的电解质以及对仪器设备有较高的要求;光催化法存在成本较高和能量转化率较低的问题;生物催化法有着制备周期长和反应中间体受抑制的问题。通过分析这些方法取得的成果及目前存在的问题,为未来FDCA的高效催化转化提供可行的思路。

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杂原子掺杂生物质基炭材料的研究进展
王天贺, 林琳, 刘静, 张强, 徐文彪, 时君友
2022 (6):  71-80.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.010
摘要 ( 76 )   HTML ( 1535 )   PDF(2747KB) ( 109 )  

生物质基炭材料具有低成本、来源广泛、导电性良好和电化学稳定性好等优点,通过杂原子掺杂,生物质基炭材料的性能得到进一步的提升。本文总结了杂原子引入生物质基炭材料的方法(原位掺杂和扩散掺杂)及其各自的优缺点,简述了杂原子掺杂的种类(氮掺杂、氧掺杂、磷掺杂、硫掺杂、卤素掺杂和多元素共掺杂)及杂原子掺杂对生物质基炭材料结构与性能的影响,综述了目前杂原子掺杂炭材料在能源存储、吸附分离、催化氧化等领域的应用状况,并对杂原子掺杂生物质基炭材料的发展方向进行了展望。

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2022 (6):  81-84. 
摘要 ( 16 )   PDF(388KB) ( 81 )  
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