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竹材微炭化干燥工艺中液体产物特性分析

生物质化学工程 2024年第4期58卷 1-7页

作者：文世涛徐茹婷孙康陆铜华卢辛成中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042 千年舟新材料科技集团股份有限公司浙江杭州310000

在固定床反应器上采用微炭化工艺干燥处理竹材,并对干燥尾气进行冷凝回收,探讨微炭化干燥工艺对竹材干燥冷凝液体产物特性的影响。研究结果表明:竹材于210℃微炭化干燥处理得到冷凝液体主要含有酸、醛、酯、酮和酚类物质。微炭化工艺对... 详细信息

在固定床反应器上采用微炭化工艺干燥处理竹材,并对干燥尾气进行冷凝回收,探讨微炭化干燥工艺对竹材干燥冷凝液体产物特性的影响。研究结果表明:竹材于210℃微炭化干燥处理得到冷凝液体主要含有酸、醛、酯、酮和酚类物质。微炭化工艺对竹材干燥液体产物特性有显著影响,210℃时醛类物质质量分数达22.14%,250℃时醇、酚类物质质量分数分别为25.13%、28.33%;升温速率造成酸、醛类物质先增加后减少,10℃/min时最大,分别为67.89%、22.14%,酮类物质变化趋势则相反,20℃/min时最大,为21.35%;随氮气流量增大,酸类物质增加,由51.84%增至81.71%,醛类、酮类物质减少,分别由26.07%、10.95%降至8.36%、2.58%。竹材微炭化干燥液体产物成分与木、竹醋液相似,具有用作植物生长促进剂、土壤改良剂等潜力。

关键词：竹材微炭化干燥液体产物特性

竹热解气化副产物改性制备高性能成型活性炭及其表征

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林产化学与工业 2023年第4期43卷 1-8页

作者：徐茹婷马名哲应浩孙昊金彦任赵婷中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042 山西新华防化装备研究院有限公司山西太原030008

以竹热解气化产生的炭副产物为原料,高分子化改性焦油等为黏结剂,经液压成型、热解交联、水蒸气活化制备竹质成型活性炭,分析了不同黏结剂的成型机制,考察了黏结剂类型、改性焦油添加量、活化温度、活化时间对活性炭性能的影响,结果发现... 详细信息

以竹热解气化产生的炭副产物为原料,高分子化改性焦油等为黏结剂,经液压成型、热解交联、水蒸气活化制备竹质成型活性炭,分析了不同黏结剂的成型机制,考察了黏结剂类型、改性焦油添加量、活化温度、活化时间对活性炭性能的影响,结果发现:焦油经芳香化交联改性后,相对分子质量和热稳定性提高了,对竹炭孔道的堵塞作用减轻了,炭颗粒间的黏结和热解交联作用增强了,可制备高性能的竹质成型活性炭,以40 g竹炭粉为原料,在改性焦油添加量12 g、炭化温度550℃、炭化时间90 min、水蒸气活化温度850℃、水蒸气活化时间80 min的条件下制得成型活性炭,其碘吸附值1232 mg/g,亚甲基蓝(MB)吸附值240 mg/g,强度91%,得率48.5%,比表面积和总孔容分别为1157 m^(2)/g和0.4781 cm^(3)/g,对甲苯和四氯化碳的吸附率分别为385 mg/g和75.2%,且成型活性炭的微孔孔容与甲苯和四氯化碳吸附率呈正比关系。

关键词：成型活性炭改性焦油黏结剂微孔容积气相吸附

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活性炭对润滑油中磨损元素吸附性能的研究

林产化学与工业 2022年第4期42卷 25-32页

作者：徐茹婷赵剑孙康卢辛成张燕萍蒋剑春中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

以不同活性炭为吸附剂,在对活性炭进行常规指标、比表面积及孔结构、FT-IR、XPS和表面官能团分析的基础上,研究活性炭的孔径分布和表面性质对模拟润滑油中磨损元素吸附效果的影响。研究结果表明:活性炭的中孔孔容和表面羟基、羧基含量... 详细信息

以不同活性炭为吸附剂,在对活性炭进行常规指标、比表面积及孔结构、FT-IR、XPS和表面官能团分析的基础上,研究活性炭的孔径分布和表面性质对模拟润滑油中磨损元素吸附效果的影响。研究结果表明:活性炭的中孔孔容和表面羟基、羧基含量是影响吸附效果的关键因素,随着活性炭中孔孔容及表面羟基和羧基含量的增加,其对模拟润滑油中磨损元素的吸附效果不断提升。6种活性炭中,AC4对磨损元素的去除效果最佳,其中孔孔容达0.901 cm~3/g,羧基和羟基总量达0.9292 mmol/g。在吸附温度80℃、吸附时间60 min、活性炭添加量5%的最佳吸附工艺下,AC4对模拟润滑油中的Fe、Cu、Pb、Al去除率均大于95%。活性炭对磨损元素的去除效果显著优于木屑、活性白土、硅胶和机油滤芯用滤纸,表明活性炭可作为优良废润滑油再生吸附剂,也可用作高性能机油滤芯材料。

关键词：润滑油磨损元素活性炭比表面性质吸附性能

木质素与纤维素热解炭结构特性对其高温石墨化过程的影响机制

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林业工程学报 2022年第6期7卷 124-131页

作者：陈超杨梦梅孙康毕海明王傲刘颖徐茹婷中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042 南京林业大学化学工程学院南京210037 千年舟新材科技集团股份有限公司杭州311100

通过对纤维素和木质素热解炭结构差异的研究发现,纤维素热解炭主要由碳微晶构成,木质素热解炭则包含部分原骨架结构;在氩气氛围中将热解炭于超高温下(1 600~2 800℃)进一步处理,并通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和高分辨率... 详细信息

通过对纤维素和木质素热解炭结构差异的研究发现,纤维素热解炭主要由碳微晶构成,木质素热解炭则包含部分原骨架结构;在氩气氛围中将热解炭于超高温下(1 600~2 800℃)进一步处理,并通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和高分辨率透射电镜等表征产物的结构与形貌,测试产物的导电性能,根据热解炭石墨化处理前后结构、形貌和导电性能的变化,研究高温条件下热解炭的结构重构建机制。结果表明:木质素热解炭经2 800℃处理后,产物中形成了大面积连续的高度石墨化区域,且缺陷较少,产物石墨化度可达89.53%,层间距为0.336 3 nm,于20 MPa压强下电导率可达105 S/cm;相同条件下纤维素产物的石墨化度为76.74%,层间距为0.337 4 nm,并包含较多结构缺陷,导致其在20 MPa压强下的电导率低于50 S/cm。分析可知,木质素热解炭中保留的骨架结构有利于其在高温下扩环重构建,进而形成大面积连续石墨化片层;而纤维素热解炭中碳微晶的交联状态在高温下难以转变,限制了石墨化区域的扩大,导致所得产物结构中存在较多缺陷。

关键词：石墨化纤维素木质素热解炭结构重构建

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磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

生物质化学工程 2022年第1期56卷 1-6页

作者：徐茹婷卢辛成许伟王傲孙康中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最... 详细信息

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H_(3)PO_(4))∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1105 m^(2)/g,总孔容积为0.745 cm^(3)/g,微孔孔容为0.287 cm^(3)/g,中孔孔容为0.354 cm^(3)/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示:在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。

关键词：玉米秸秆活性炭磷酸法制备

烘焙预处理对玉米秸秆磷酸法活性炭制备及性能影响

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生物质化学工程 2022年第4期56卷 1-8页

作者：徐茹婷卢辛成孙康檀畅张燕萍中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

以玉米秸秆为原料,研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明:烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低,增加热解焦炭质量,且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积... 详细信息

以玉米秸秆为原料,研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明:烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低,增加热解焦炭质量,且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积先增加后减小,总孔容和中孔率减小,而微孔率显著增加。烘焙预处理有助于提高活性炭吸附性能,当100 g粒径为154~450μm玉米秸秆颗粒经烘焙预处理,预处理条件为烘焙温度240℃、烘焙时间60 min时,预处理后的玉米秸秆含C 51.32%,固定碳27.64%,灰分4.72%。采用磷酸活化法将预处理后的玉米秸秆制备成活性炭,制备条件为浸渍比1∶4(玉米秸秆与55%磷酸溶液的质量比),浸渍温度140℃,浸渍时间90 min,活化温度400℃,活化时间60 min,此条件下制备的玉米秸秆活性炭比表面积达1317.05 m^(2)/g,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率分别为876 mg/g、210 mg/g和100%。

关键词：玉米秸秆烘焙磷酸法活性炭性能

发动机润滑油使用中的组成变化和性能衰变特性

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生物质化学工程 2022年第5期56卷 1-7页

以市售全合成发动机润滑油为研究对象,通过实车运行10000 km,研究润滑油使用过程中的性能及组成变化,并探究其衰变特性。研究结果表明:润滑油使用后运动黏度降低23.84%;总酸值和正戊烷不溶物增至3.53 mg/g和0.268%;磨损元素Fe、Al和污... 详细信息

以市售全合成发动机润滑油为研究对象,通过实车运行10000 km,研究润滑油使用过程中的性能及组成变化,并探究其衰变特性。研究结果表明:润滑油使用后运动黏度降低23.84%;总酸值和正戊烷不溶物增至3.53 mg/g和0.268%;磨损元素Fe、Al和污染物元素Si的量分别由<1、<1和2μg/g增加至11、20和20μg/g;润滑油衰变过程中聚α烯烃(PAO)发生分解反应和聚合反应,使其组成分布趋于复杂;衰变过程以分子链断裂的分解反应为主,导致其黏度降低;润滑油发生氧化反应和硝化反应,添加剂被消耗,生成酮类、多环芳烃、胺类、酸类化合物,使润滑油颜色变深、酸值增加;润滑油的分子质量分布发生变化,说明润滑油衰变过程既发生分解反应也发生聚合反应,但以链断裂的分解反应为主。

关键词：发动机润滑油组成成分常规性能衰变特性

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原料复配制备木质素基成型活性炭研究

生物质化学工程 2022年第6期56卷 1-7页

作者：许伟刘军利孙康卢辛成徐茹婷张艳萍中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

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... 详细信息

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2365μm/(m·℃)(碱木质素)降低至45μm/(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1070 mg/g,亚甲基蓝吸附值255 mg/g,强度90%,比表面积1646 m^(2)/g,总孔容积为0.795 cm^(3)/g,其中孔径小于5 nm的孔容积占总孔容积的97.2%。

关键词：碱木质素成型活性炭磷酸活化热膨胀

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磷酸法木质活性炭除灰新工艺研究

生物质化学工程 2020年第4期54卷 37-41页

作者：徐茹婷许伟卢辛成孙康中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

研究了磷酸在不同加热温度下生成聚合磷酸的水溶性和酸溶性。结果表明:随着加热温度的升高,磷酸形成的聚合磷酸的溶解性下降,水溶解度和酸溶解度分别从98.71%和98.93%降低至73.12%和74.80%。以商品磷酸法木质活性炭为样品,以常规水洗除... 详细信息

研究了磷酸在不同加热温度下生成聚合磷酸的水溶性和酸溶性。结果表明:随着加热温度的升高,磷酸形成的聚合磷酸的溶解性下降,水溶解度和酸溶解度分别从98.71%和98.93%降低至73.12%和74.80%。以商品磷酸法木质活性炭为样品,以常规水洗除灰为对照,研究了酸洗、加热洗涤、添加氧化剂次氯酸、离心脱水方式等对活性炭灰分及其吸附性能的影响,并对洗涤后的活性炭样品进行比表面积及孔结构测定,确定了适宜的洗涤条件:洗涤温度为80℃,使用5%HCl并添加次氯酸洗2次,水洗3次,洗涤过程均用离心脱水方式。洗涤过后,活性炭样品的灰分从常规水洗除灰的6.24%降低至1.49%;此时活性炭的比表面积1503 m^2/g、孔径3.656 nm、孔容积1.361 cm^3/g、碘吸附值975 mg/g、亚甲基蓝吸附值277.5 mg/g、焦糖脱色率110%,相比水洗除灰均有所增大。因此,活化过程在较低温度下进行并使用上述组合除灰工艺可制备出低灰分磷酸法木质活性炭。

关键词：活性炭磷酸聚合磷酸灰分离心