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脱硅稻壳基活性炭的制备及应用

脱硅稻壳基活性炭的制备及应用

作者：何玉远郑州大学

学位级别：硕士

活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，被广泛应用于化工、环保、医药、国防和食品等各个领域。目前活性炭的生产主要以煤质活性炭为主。由于煤炭价格的日益攀升和煤炭的不可再生性，寻找一种价格低廉、可再生的新材料替代煤炭生... 详细信息

活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，被广泛应用于化工、环保、医药、国防和食品等各个领域。目前活性炭的生产主要以煤质活性炭为主。由于煤炭价格的日益攀升和煤炭的不可再生性，寻找一种价格低廉、可再生的新材料替代煤炭生产活性炭已成为该领域的研究热点之一。稻壳富含硅元素，可用于生产白炭黑。提取白炭黑后的稻壳残渣一般作为废料进行处理，不仅浪费了资源而且污染了环境。本文利用生产白炭黑的稻壳残渣为原料，水蒸气活化法制备活性炭，不仅可以解决废料堆积带来的污染，而且拓宽了制备活性炭的原料来源，实现了资源的多级利用。首先，本文以脱硅稻壳残渣(简称DRH)为原料，采用水蒸气活化法制备稻壳基活性炭，考察了活化温度、活化时间和水蒸气用量对碘吸附值的影响。利用响应面实验设计（简称RSM）优化出制备活性炭的最佳工艺条件，并对优化结果进行了验证。根据对模型方差和相关系数的分析，说明RSM建立的理论模型是可靠的。利用RSM方案优化出的制备条件为：活化温度为946℃，活化时间为31.2min，水蒸气量：DRH=3：1（g/g）。所得活性炭的碘吸附值为970.06mg/g，亚甲基蓝吸附值为325.38mg/g，产率为31.36%。其次就稻壳基活性炭对废水中靛蓝和苯胺的吸附性能进行了研究，主要考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、初始浓度和温度等对吸附的影响。结果表明：活性炭对靛蓝和苯胺的吸附平衡时间分别为300min和100min。在298K时，活性炭对靛蓝和苯胺的饱和吸附量分别为1.05mmol/g和1.14mmol/g。升高温度有利于活性炭对靛蓝的吸附，不利于对苯胺的吸附。用Langmuir、Freundlich、Koble-Corrigan、Temkin、Redlich-Peterson等温线模型对活性炭吸附靛蓝和苯胺的实验数据进行非线性拟合分析，结果表明：Koble-Corrigan和Temkin等温模型能够很好的描述活性炭对靛蓝的吸附行为，Langmuir和Temkin模型能够较好的描述活性炭对苯胺的吸附行为。动力学研究结果表明准二级动力学模型能够很好的描述活性炭对靛蓝和苯胺的吸附过程，颗粒内扩散过程不是唯一的控制步骤，吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散联合控制。稻壳基活性炭对靛蓝和苯胺的双组分竞争体系表明，靛蓝和苯胺组成的混合体系具有一定的竞争作用。双组分吸附等温线表明，Freundlich吸附模型能够很好的描述双组分吸附竞争行为。采用比表面积分析仪、红外光谱仪和扫描电镜等现代分析手段对稻壳基活性炭进行了结构表征。稻壳基活性炭的比表面积为1004.30m2/g，活性炭的总孔容为0.9388cm3/g。

关键词：稻壳白炭黑活性炭吸附靛蓝苯胺

甲醇介质中小麦秸秆催化转化制备乙酰丙酸甲酯

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高校化学工程学报 2018年第1期32卷 149-156页

作者：邓琳常春何玉远白净方书起郑州大学化工与能源学院河南郑州450001

乙酰丙酸甲酯是一种用途广泛的新型生物质基化学品。以小麦秸秆为原料,研究了Al2(SO4)3·18H2O催化醇解小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯。首先考察了不同单因素对乙酰丙酸甲酯生成的影响,利用响应面实验优化了小麦秸秆转化生成乙酰丙酸甲酯的... 详细信息

乙酰丙酸甲酯是一种用途广泛的新型生物质基化学品。以小麦秸秆为原料,研究了Al2(SO4)3·18H2O催化醇解小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯。首先考察了不同单因素对乙酰丙酸甲酯生成的影响,利用响应面实验优化了小麦秸秆转化生成乙酰丙酸甲酯的工艺条件,在反应温度为191℃,反应时间1.0 h,催化剂量1.15 mmol,秸秆质量1.01 g时,乙酰丙酸甲酯的平均产率达到53.4%(mol)。进一步利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和冷场发射扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征。在此基础上,考察了催化剂的循环利用,结果表明Al2(SO4)3·18H2O易于回收,重复使用五次以上仍然具有良好的催化活性。该研究为小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯提供了一种绿色、有效的方法。

关键词：小麦秸秆生物质醇解乙酰丙酸甲酯催化

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有机酸对纤维素酶解和纤维乙醇发酵的影响

郑州大学学报（工学版） 2015年第6期36卷 5-9页

作者：韩秀丽赵浩浩鲁峰常春何玉远郑州大学化工与能源学院河南郑州450001 河南省周口市环境监测站河南周口466002

纤维乙醇废水经过厌氧发酵生产沼气处理后,将其回用作为纤维乙醇发酵配料用水,从而实现纤维乙醇废水的回用.沼液中含有的甲酸、乙酸和丙酸等小分子有机酸是抑制酵母发酵的主要物质,考察了这些有机酸对纤维素酶解和酵母发酵的影响.研究表... 详细信息

纤维乙醇废水经过厌氧发酵生产沼气处理后,将其回用作为纤维乙醇发酵配料用水,从而实现纤维乙醇废水的回用.沼液中含有的甲酸、乙酸和丙酸等小分子有机酸是抑制酵母发酵的主要物质,考察了这些有机酸对纤维素酶解和酵母发酵的影响.研究表明:厌氧发酵废水中含有的甲酸、乙酸和丙酸对纤维素酶解具有影响,可通过调节酶解液的p H值而消除;甲酸、乙酸和丙酸对酵母发酵的抑制浓度分别为1.6,3.0,3.0 g/L.

关键词：纤维乙醇酶解发酵甲酸乙酸丙酸

基于生物柴油副产物粗甘油的聚氨酯硬泡的制备

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聚氨酯工业 2018年第1期33卷 27-30页

作者：戚小各何玉远常春肖泽白净方书起郑州大学化工与能源学院郑州450001

以粗甘油为原料,通过热化学转化合成一种甘油基多元醇,将其用于硬质聚氨酯泡沫塑料的制备,并考察了甘油基多元醇含量对聚氨酯泡沫性能的影响。研究表明,在采用自制催化剂、200℃反应7 h的优化条件下,可制得羟值244 mgKOH/g、酸值1.0 mgK... 详细信息

以粗甘油为原料,通过热化学转化合成一种甘油基多元醇,将其用于硬质聚氨酯泡沫塑料的制备,并考察了甘油基多元醇含量对聚氨酯泡沫性能的影响。研究表明,在采用自制催化剂、200℃反应7 h的优化条件下,可制得羟值244 mgKOH/g、酸值1.0 mgKOH/g、黏度600 mPa·s的甘油基多元醇。甘油基多元醇替代25%(质量分数)石油基聚醚多元醇时,得到的聚氨酯硬泡与对照的硬泡性能相近。

关键词：生物柴油粗甘油甘油基多元醇硬质聚氨酯泡沫塑料

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煤与生物质共热解工艺的研究进展

可再生能源 2018年第2期36卷 159-166页

作者：何玉远常春方书起陈俊英李洪亮马晓建郑州大学化工与能源学院河南郑州450001 生物质炼制技术与装备河南省工程实验室河南郑州450001

热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径,是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解不仅有助于降低CO_2的排放量,还能有效地解决能源短缺和环境污染... 详细信息

热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径,是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解不仅有助于降低CO_2的排放量,还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展,系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响,并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。

关键词：煤生物质共热解热解条件

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槟榔黄化病防控的生态地球化学研究

热带地理 2024年第1期44卷 188-194页

作者：何玉生海南省海洋地质资源与环境重点实验室海南省地质调查院海口570206

槟榔黄化病是海南省槟榔树极易感染、蔓延迅速、极具毁灭性的头号病害,综合性的物理、化学和生态防控措施仍然难以控制其蔓延。生态地球化学研究以土壤-植株系统元素地球化学行为和生态效应为研究内容,可能赋予槟榔树自身内在的黄化病... 详细信息

槟榔黄化病是海南省槟榔树极易感染、蔓延迅速、极具毁灭性的头号病害,综合性的物理、化学和生态防控措施仍然难以控制其蔓延。生态地球化学研究以土壤-植株系统元素地球化学行为和生态效应为研究内容,可能赋予槟榔树自身内在的黄化病抑制能力,从而达到防控黄化病的目的。文章对万宁市槟榔园开展生态地球化学研究,分别配套采集了感染黄化病和未感染黄化病的槟榔树根系土、根系和叶片地球化学样品各30套,分析测试了Se、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni、Fe、Mn、B、Mo、Cl、F、I、N、P、K、Ca、Mg、S、Co、Na、Si、Al等元素质量分数。以槟榔树是否感染黄化病为因变量进行二项逻辑回归统计,结果表明:不同介质样品的分类概率模型中,根系土的As元素,根系的As、N、Na元素,叶片的Zn、Hg、S元素回归系数为负数,表明槟榔树相应部位这些元素的质量分数越高,其感染黄化病的概率越低,联系到含砷农药和药物用于植物病虫害防控和人体疾病治疗的事实,意谓着提高根系土As等元素质量分数可能提升槟榔树对黄化病的预防和抑制能力,从而为槟榔黄化病防控提供了可能而又简单易行的生态地球化学新途径。但As作为毒害元素,是土壤环境质量和农产品食用安全的重要控制指标,因此,利用As元素防控槟榔黄化病,应开展针对槟榔树根系土和果实的系统性田间试验研究和评估,严防二次污染。

关键词：槟榔树黄化病生态地球化学防控海南省万宁市

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脱硅稻壳基活性炭对靛蓝吸附性能的研究

郑州大学学报（工学版） 2014年第3期35卷 1-5页

作者：韩秀丽何玉远郭晓峰王铎宋阿娟赵浩浩郑州大学化工与能源学院河南郑州450001 车用生物燃料技术国家重点实验室河南南阳473000

以脱硅稻壳残渣为原料制备活性炭,探讨了其对废水中靛蓝的吸附性能,考察了吸附时间、吸附剂用量和pH值等因素对吸附效果的影响.结果表明,靛蓝吸附过程符合Koble-Corrigan吸附等温模型,吸附过程是自发的吸热过程.利用准一级动力学方程、... 详细信息

以脱硅稻壳残渣为原料制备活性炭,探讨了其对废水中靛蓝的吸附性能,考察了吸附时间、吸附剂用量和pH值等因素对吸附效果的影响.结果表明,靛蓝吸附过程符合Koble-Corrigan吸附等温模型,吸附过程是自发的吸热过程.利用准一级动力学方程、准二级动力学方程及粒子内扩散方程检验了吸附过程的动力学特性,活性炭吸附靛蓝的吸附动力学行为可以用准二级动力学模型描述,表明该吸附属于化学吸附.298 K时,活性炭吸附靛蓝的最大吸附量为1.05 mmol·g-1,对靛蓝有良好的吸附作用,可以作为染料废水处理吸附剂.

关键词：脱硅稻壳基活性炭靛蓝热力学动力学吸附等温线

基于SpERT-Aggcn模型的专利知识图谱构建研究

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数据分析与知识发现 2024年第1期8卷 146-156页

作者：何玉张晓冬郑鑫北京科技大学经济管理学院北京100083

【目的】针对知识图谱构建中识别嵌套实体以及提升关系抽取精度的问题,提出信息抽取模型SpERTAggcn,并构建绿色合作专利知识图谱。【方法】基于SpERT-Aggcn模型抽取专利摘要文本中的嵌套实体和关系,采用Protégé构建本体并根据所构建... 详细信息

【目的】针对知识图谱构建中识别嵌套实体以及提升关系抽取精度的问题,提出信息抽取模型SpERTAggcn,并构建绿色合作专利知识图谱。【方法】基于SpERT-Aggcn模型抽取专利摘要文本中的嵌套实体和关系,采用Protégé构建本体并根据所构建本体实现三元组的映射。【结果】在关系抽取任务上,SpERT-Aggcn比SpERT模型的F1值高2.61个百分点,其中长距离关系抽取F1值高4.42个百分点;构建的绿色合作专利知识图谱包含699517个实体、3241805条关系。【局限】SpERT-Aggcn模型的短距离关系F1值低于SpERT模型,说明本文模型对于短距离关系的识别能力较差。【结论】通过基于跨度的实体识别模型以及引入依存文法信息的关系抽取模型,构建的知识图谱完整度更高。

关键词：绿色合作专利知识图谱图卷积网络信息抽取

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生物质固体酸催化剂的制备及表征

河南化工 2012年第7期29卷 44-47页

作者：李丽毓何玉远牛晓娜袁金仪韩秀丽郑州大学化工与能源学院河南郑州450001

利用小麦籽为原料,经碳化—磺化制备生物质固体酸催化剂,并对催化剂进行了表征。以油酸和甲醇为原料制备油酸甲酯,并用油酸甲酯的收率为指标考察制备工艺对催化剂性能的影响。结果表明,最佳工艺条件为:碳化温度440℃、升温速率1℃/min... 详细信息

利用小麦籽为原料,经碳化—磺化制备生物质固体酸催化剂,并对催化剂进行了表征。以油酸和甲醇为原料制备油酸甲酯,并用油酸甲酯的收率为指标考察制备工艺对催化剂性能的影响。结果表明,最佳工艺条件为:碳化温度440℃、升温速率1℃/min、保温时间60 min,磺化温度90℃、时间2 h,每克固体硫酸用量15 mL。

关键词：小麦籽生物柴油固体酸催化剂碳化-磺化油酸甲酯