秸秆活性炭的可控制备及其在食品中的应用研究
发布时间：2021-06-01 02:11
小麦、玉米、高粱作为我国广泛分布的三种粮食作物,其副产物秸秆一直未得到充分利用。将秸秆制备为活性炭并应用于食品加工,利用制炭过程液体产物中的木醋液的抑菌性制备食品添加剂“熏液”,不仅与食品科学相结合,符合国家方针政策,同时能提高其利用和经济价值。本文以小麦、玉米、高粱秸秆为研究对象,从分析水热-热解法制炭过程中的热重及动力学特性出发,采用水热协同超声-热解法制备活性炭。对其进行表征并分析制备原理后,提出基于机器学习的活性炭吸附性能预测模型并进行验证,实现可控制备。随后与食品科学相结合,首先将制备的活性炭应用于低度白酒的除浊,其次分析了3种秸秆制炭过程的液体产物中可用于食品工业的组分,最后对液体产物中的木醋液进行精制并分析其成分及抑菌作用。结果表明:秸秆在水热-热解法制炭过程中表现出类似的特性,秸秆经水热炭化后热解特性指数D改善,活化能升高。水热温度升高时,D相应减小,活化能升高。水热时间延长使D减小,活化能减小,反应转折点滞后。将水热碳化与超声辅助浸渍-热解法相结合,采用Zn Cl2和H3PO4作为催化剂进行协同活化,用于制备秸秆活性炭是可行的。水热活性炭的最佳制备条件为水热温度225...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水热反应釜装置
合肥工业大学博士研究生学位论文44图4.1不同制备方法的小麦秸秆活性炭SEM图Fig.4.1MicrographsofwheatstrawACunderdifferenttreatments图4.1（a）显示未处理的WS的表面是光滑的并且无明显的孔隙结构。图4.1（b），4.1（c）和4.1（d）显示秸秆活性炭表面主要形成小于10nm的中孔。图10（b）是WSHC的SEM图。与WS相比，WSHC表面存在一定的褶皱和孔隙结构，表明水热碳化后WS的比表面积增大，但仍保有较为完整的表面结构。图10（c）是WSPC的SEM图。与WS和WSHC相比，WSPC表面具有丰富的孔结构，出现了许多褶皱，表面结构破坏严重，表明热解比水热碳化对秸秆的作用更充分，更多的块分层表明仍有活化空间。图10（d）是WSHUPC的SEM图。与WS，WSHC和WSPC相比，其表面结构已被完全破坏，形成丰富的孔隙结构，大规模分层结构的消失表明它比WSPC活化更充分。其表面已经生成一些直径为10nm的中孔，表明部分表面结构的过度侵蚀。(a)10nm4.1(a)WS(b)10nm4.1(b)WSHC(c)10nm4.1(c)WSPC10nm(d)4.1(d)WSHUPC
合肥工业大学博士研究生学位论文44图4.1不同制备方法的小麦秸秆活性炭SEM图Fig.4.1MicrographsofwheatstrawACunderdifferenttreatments图4.1（a）显示未处理的WS的表面是光滑的并且无明显的孔隙结构。图4.1（b），4.1（c）和4.1（d）显示秸秆活性炭表面主要形成小于10nm的中孔。图10（b）是WSHC的SEM图。与WS相比，WSHC表面存在一定的褶皱和孔隙结构，表明水热碳化后WS的比表面积增大，但仍保有较为完整的表面结构。图10（c）是WSPC的SEM图。与WS和WSHC相比，WSPC表面具有丰富的孔结构，出现了许多褶皱，表面结构破坏严重，表明热解比水热碳化对秸秆的作用更充分，更多的块分层表明仍有活化空间。图10（d）是WSHUPC的SEM图。与WS，WSHC和WSPC相比，其表面结构已被完全破坏，形成丰富的孔隙结构，大规模分层结构的消失表明它比WSPC活化更充分。其表面已经生成一些直径为10nm的中孔，表明部分表面结构的过度侵蚀。(a)10nm4.1(a)WS(b)10nm4.1(b)WSHC(c)10nm4.1(c)WSPC10nm(d)4.1(d)WSHUPC
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘油酸提取过程中活性炭脱色工艺研究[J]. 姚浩轲,马晓雨,方亚坤,周配,方晨,刘宇鹏. 河南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于气质联用法的两种香型白酒挥发性成分差异分析[J]. 杨亮,占杨杨,魏刚,陈守文,马昕. 中国酿造. 2018(10)
[3]健康消费理念趋势下白酒的低度化发展[J]. 刘露,马金同,马雷,沈小梅,胡心行,刘国英,王录,王艳丽. 酿酒. 2018(04)
[4]生物质能利用技术与政策研究综述[J]. 袁惊柱,朱彤. 中国能源. 2018(06)
[5]植物基活性炭前驱体及制备方法研究进展[J]. 隋泽华,江泽鹏,张均,姜志国. 化工新型材料. 2018(06)
[6]水蒸气活化法制备长柄扁桃壳基介孔活性炭的研究[J]. 李少妮,孙康,申烨华,李聪,李继辉. 生物质化学工程. 2018(03)
[7]磷酸法活性炭作为离子液体超级电容器电极材料的研究[J]. 张秋红,左宋林,卫歆雨,王永芳. 新型炭材料. 2018(01)
[8]基于Adaboost的随机森林算法在医疗销售预测中的应用[J]. 常晓花,熊翱. 计算机系统应用. 2018(02)
[9]活性炭孔径分布对吸附CH4性能的影响[J]. 张双全,卿涛,蔚德磊,侯帅,魏文轩,李孝审,张钰. 中国矿业大学学报. 2018(02)
[10]果壳生物质燃烧特性与动力学分析[J]. 范方宇,郑云武,黄元波,徐高峰,康佳,郑志锋. 生物质化学工程. 2018(01)
博士论文
[1]玉米秸秆水热炭化和热解法制备生物炭研究[D]. 范方宇.合肥工业大学 2017
[2]城市生活垃圾热解燃烧特性及其并流条件下焚烧实验研究[D]. 赵巍.东北大学 2012
[3]锥形件智能化拉深仿真系统的研究[D]. 杨嵩.燕山大学 2008
本文编号：3209456
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水热反应釜装置
合肥工业大学博士研究生学位论文44图4.1不同制备方法的小麦秸秆活性炭SEM图Fig.4.1MicrographsofwheatstrawACunderdifferenttreatments图4.1（a）显示未处理的WS的表面是光滑的并且无明显的孔隙结构。图4.1（b），4.1（c）和4.1（d）显示秸秆活性炭表面主要形成小于10nm的中孔。图10（b）是WSHC的SEM图。与WS相比，WSHC表面存在一定的褶皱和孔隙结构，表明水热碳化后WS的比表面积增大，但仍保有较为完整的表面结构。图10（c）是WSPC的SEM图。与WS和WSHC相比，WSPC表面具有丰富的孔结构，出现了许多褶皱，表面结构破坏严重，表明热解比水热碳化对秸秆的作用更充分，更多的块分层表明仍有活化空间。图10（d）是WSHUPC的SEM图。与WS，WSHC和WSPC相比，其表面结构已被完全破坏，形成丰富的孔隙结构，大规模分层结构的消失表明它比WSPC活化更充分。其表面已经生成一些直径为10nm的中孔，表明部分表面结构的过度侵蚀。(a)10nm4.1(a)WS(b)10nm4.1(b)WSHC(c)10nm4.1(c)WSPC10nm(d)4.1(d)WSHUPC
合肥工业大学博士研究生学位论文44图4.1不同制备方法的小麦秸秆活性炭SEM图Fig.4.1MicrographsofwheatstrawACunderdifferenttreatments图4.1（a）显示未处理的WS的表面是光滑的并且无明显的孔隙结构。图4.1（b），4.1（c）和4.1（d）显示秸秆活性炭表面主要形成小于10nm的中孔。图10（b）是WSHC的SEM图。与WS相比，WSHC表面存在一定的褶皱和孔隙结构，表明水热碳化后WS的比表面积增大，但仍保有较为完整的表面结构。图10（c）是WSPC的SEM图。与WS和WSHC相比，WSPC表面具有丰富的孔结构，出现了许多褶皱，表面结构破坏严重，表明热解比水热碳化对秸秆的作用更充分，更多的块分层表明仍有活化空间。图10（d）是WSHUPC的SEM图。与WS，WSHC和WSPC相比，其表面结构已被完全破坏，形成丰富的孔隙结构，大规模分层结构的消失表明它比WSPC活化更充分。其表面已经生成一些直径为10nm的中孔，表明部分表面结构的过度侵蚀。(a)10nm4.1(a)WS(b)10nm4.1(b)WSHC(c)10nm4.1(c)WSPC10nm(d)4.1(d)WSHUPC
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘油酸提取过程中活性炭脱色工艺研究[J]. 姚浩轲,马晓雨,方亚坤,周配,方晨,刘宇鹏. 河南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于气质联用法的两种香型白酒挥发性成分差异分析[J]. 杨亮,占杨杨,魏刚,陈守文,马昕. 中国酿造. 2018(10)
[3]健康消费理念趋势下白酒的低度化发展[J]. 刘露,马金同,马雷,沈小梅,胡心行,刘国英,王录,王艳丽. 酿酒. 2018(04)
[4]生物质能利用技术与政策研究综述[J]. 袁惊柱,朱彤. 中国能源. 2018(06)
[5]植物基活性炭前驱体及制备方法研究进展[J]. 隋泽华,江泽鹏,张均,姜志国. 化工新型材料. 2018(06)
[6]水蒸气活化法制备长柄扁桃壳基介孔活性炭的研究[J]. 李少妮,孙康,申烨华,李聪,李继辉. 生物质化学工程. 2018(03)
[7]磷酸法活性炭作为离子液体超级电容器电极材料的研究[J]. 张秋红,左宋林,卫歆雨,王永芳. 新型炭材料. 2018(01)
[8]基于Adaboost的随机森林算法在医疗销售预测中的应用[J]. 常晓花,熊翱. 计算机系统应用. 2018(02)
[9]活性炭孔径分布对吸附CH4性能的影响[J]. 张双全,卿涛,蔚德磊,侯帅,魏文轩,李孝审,张钰. 中国矿业大学学报. 2018(02)
[10]果壳生物质燃烧特性与动力学分析[J]. 范方宇,郑云武,黄元波,徐高峰,康佳,郑志锋. 生物质化学工程. 2018(01)
博士论文
[1]玉米秸秆水热炭化和热解法制备生物炭研究[D]. 范方宇.合肥工业大学 2017
[2]城市生活垃圾热解燃烧特性及其并流条件下焚烧实验研究[D]. 赵巍.东北大学 2012
[3]锥形件智能化拉深仿真系统的研究[D]. 杨嵩.燕山大学 2008
本文编号：3209456
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