熱解稻殼炭基多孔材料的制備、表征及應(yīng)用基礎(chǔ).pdf

1、生物質(zhì)快速熱解液化是一種高效的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，而生物質(zhì)熱解炭的高值化利用，是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵影響因素之一?？焖贌峤獾練ぬ浚≒RH）是一種典型的生物質(zhì)熱解炭，但目前關(guān)于PRH高值化利用的研究報(bào)道較為少見。本文針對(duì)PRH制備多孔炭及多孔二氧化硅，開展的主要研究及取得的創(chuàng)新性結(jié)果包括：（1）提出了CO2活化—堿液常壓沸煮工藝高效利用PRH，可以在無機(jī)堿不需加熱至高溫且用量較小的情況下制得中孔率達(dá)79％、50％的活性炭，還可以聯(lián)產(chǎn)硅酸

2、鈉或多孔二氧化硅；（2）研究了中孔率不同的兩種自制活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附特性；（3）采用聚乙二醇為模板劑，H3PO4為酸化劑，在10 h內(nèi)制得了比表面積高達(dá)1018 m2/g的稻殼炭基多孔二氧化硅；（4）首次研究了稻殼炭基多孔二氧化硅對(duì)Cu（Ⅱ）的吸附特性。具體內(nèi)容如下：
　　 1、CO2活化-堿液常壓沸煮工藝制備高中孔率的稻殼活性炭
　　 提出先用CO2活化PRH的炭化物，再用堿液常壓沸煮，制取活性炭；通過正交試驗(yàn)考察

3、了制備條件對(duì)活性炭碘值的影響；探討了孔隙發(fā)育機(jī)理。結(jié)果表明，采用該工藝，無機(jī)堿不需經(jīng)歷高溫過程，利于降低耗堿量，并可制得中孔率高達(dá)79％的稻殼活性炭，其孔容積、比表面積分別達(dá)到0.783 cm3/g、899 m2/g；CO2活化時(shí)間對(duì)活性炭碘值的影響最大；孔隙發(fā)育機(jī)理主要在于CO2脫除了炭基體中的C，使得孔隙初步發(fā)育，之后，堿液沸煮脫除了二氧化硅，使得孔隙進(jìn)一步發(fā)育。
　　 2、熱解稻殼炭聯(lián)產(chǎn)硅酸鈉和活性炭
　　 為以較

4、低的耗堿量在常壓下聯(lián)產(chǎn)出二氧化硅含量高、模數(shù)大的硅酸鈉，以及比表面積大于800 m2/g的活性炭，采用Doehlert實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、Derringer渴求函數(shù)、響應(yīng)面模型相結(jié)合的方法優(yōu)化CO2活化-堿液常壓沸煮工藝。結(jié)果表明，最佳聯(lián)產(chǎn)條件為取用1 mol/L的NaOH溶液、9.7 mL/g的液固比；該條件下可得模數(shù)為2.6的硅酸鈉，以及比表面積為897 m2/g、中孔率為50％的活性炭；該活性炭對(duì)苯酚及Ni2+的吸附量均顯著超越了優(yōu)質(zhì)商業(yè)活

5、性炭。
　　 3、不同中孔率的稻殼活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)（MB）的吸附特性
　　 通過批量吸附實(shí)驗(yàn)，考察了中孔率為79％、50％的自制活性炭對(duì)MB的吸附特性，結(jié)果表明，當(dāng)MB的初始濃度不大于280 mg/L時(shí)，兩種自制活性炭的吸附量均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)商業(yè)活性炭的水平；在MB初始濃度為310-380 mg/L時(shí)，兩種自制活性炭的脫除效率均高于86％。
　　 4、熱解稻殼炭快速制備大比表面積多孔二氧化硅
　　 利用最佳聯(lián)

6、產(chǎn)條件下所得的硅酸鈉，以聚乙二醇（PEG）為模板劑，制得了多孔二氧化硅；研究了PEG用量及pH值對(duì)多孔二氧化硅孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律及影響機(jī)理。結(jié)果表明，在較短的時(shí)間內(nèi)（<10 h），可以制得比表面積高達(dá)709-1018 m2/g的稻殼炭基多孔二氧化硅；增大PEG用量、降低pH值均能顯著提高多孔二氧化硅的比表面積，其機(jī)理在于，增大PEG用量或降低pH值，均能顯著提高PEG-二氧化硅復(fù)合材料中的PEG含量，致使更多PEG被燒除，形成更為發(fā)達(dá)的

7、孔隙。
　　 5、稻殼炭基多孔二氧化硅對(duì)Cu（Ⅱ）的吸附特性
　　 以稻殼炭基多孔二氧化硅為吸附劑，在對(duì)其進(jìn)行表征的基礎(chǔ)上，通過批量吸附實(shí)驗(yàn)，考察了它對(duì)重金屬離子Cu（Ⅱ）的吸附特性，并探討了吸附機(jī)理。研究表明，在Cu（Ⅱ）初始濃度為20-120 mg/L時(shí)，稻殼炭基多孔氧化硅對(duì)Cu（Ⅱ）的最大吸附量、最高脫除效率分別達(dá)到77 mg/g、97 ％；多孔二氧化硅對(duì)Cu（Ⅱ）的吸附較好地符合Freundlich等溫線和準(zhǔn)二級(jí)