水热液化生物炭活化利用研究
发布时间：2023-04-21 01:38
近年,利用废弃生物质的水热液化反应制备高附加值化学品和生物油的研究正日益受到广泛关注。然而,对产生的固体残渣-水热液化生物炭(hydrochar)的研究较少。水热液化生物炭的芳香化程度低并且含氧官能团含量高,因此,很有潜力成为有效去除污染物的吸附剂。但是,水热液化生物炭的一个缺点是比表面积较低(<10 m2·g-1),孔隙结构不发达,这将阻碍它在环境修复领域的广泛应用。因此,为了水热液化生物炭的可持续利用,有必要对其进行活化。本研究首先探讨了活化温度(300-700℃)对水热液化生物炭性质的影响,并考察了活化温度对水热液化生物炭及其活化制备的多孔炭(PC)的四环素(TC)吸附性能的影响。结果表明,在较高的活化温度(500-700℃)下制备的多孔炭样品炭化程度良好,且比表面积较高(>270 m2·g-1);根据Boehm滴定、FTIR和NMR分析结果,水热液化生物炭和不同温度下活化的多孔炭的表面性质存在极大差异；XRD分析阐明了草酸钙和碳酸钙的演变过程；Freundlich吸附亲和力系数(KF)和样品的元素原子比存在负相关关系,而与比表面积和孔容存在正相关关系,并且多孔炭样品...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 生物质水热液化概述
1.1.1 水热液化技术
1.1.2 水热液化生物炭
1.2 水热液化生物炭的活化方式
1.2.1 物理活化
1.2.2 化学活化
1.3 表征方法
1.3.1 形貌和结构分析
1.3.2 表面官能团分析
1.3.3 孔结构分析
1.3.4 热重分析
1.3.5 其他方法
1.4 四环素与三氯生
1.4.1 药品和个人护理品
1.4.2 四环素
1.4.3 三氯生
1.5 国内外研究现状评述
1.6 研究目的和意义
1.7 研究内容和技术路线
1.7.1 研究内容
1.7.2 技术路线
第二章 实验部分
2.1 试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 制备方法
2.2.1 不同活化温度的多孔炭的制备
2.2.1.1 水热液化生物炭的制备
2.2.1.2 多孔炭的制备
2.2.2 水热液化生物炭基磁性复合材料的制备
2.3 材料表征手段
2.4 水热液化生物炭和多孔炭对四环素的吸附实验
2.4.1 吸附等温线实验
2.4.2 四环素浓度的测定
2.5 磁性复合材料对三氯生的吸附实验
2.5.1 三氯生溶液的配制方法
2.5.2 吸附等温线实验
2.5.3 吸附动力学实验
2.5.4 三氯生浓度的测定
第三章 活化温度对水热液化生物炭性质及吸附性能的影响
3.1 引言
3.2 水热液化生物炭和多孔炭的结构和性质分析
3.2.1 热重分析
3.2.2 工业分析和元素分析
3.2.3 比表面积和孔结构分析
3.2.4 表面形貌分析
3.2.5 表面官能团定性分析(FTIR)
3.2.6 晶相结构分析(XRD)
3.2.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.2.8 表面官能团定量分析(Boehm滴定)
3.2.9 核磁共振碳谱分析(13C NMR)
3.3 水热液化生物炭和多孔炭对四环素的吸附性能
3.3.1 吸附等温线
3.3.2 样品性质和吸附性能之间的构效关系
3.3.2.1 KF与样品性质的关系
3.3.2.2 Qe20和与样品性质的关系
3.4 本章小结
第四章 水热液化生物炭基磁性复合材料的制备及吸附性能
4.1 引言
4.2 磁性复合材料的形态结构和表面性质分析
4.2.1 ZnCl2在磁性复合材料的制备中的作用
4.2.2 元素分析
4.2.3 比表面积和孔结构分析
4.2.4 晶相结构分析(XRD)
4.2.5 拉曼光谱分析(Raman)
4.2.6 表面官能团分析(FTIR)
4.2.7 磁性分析
4.2.8 稳定性分析
4.2.9 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察
4.3 磁性复合材料对三氯生的吸附性能分析
4.3.1 吸附动力学
4.3.2 吸附等温线
4.3.3 基质效应
4.4 磁性复合材料对其他有机污染物的吸附与再生
4.4.1 磁性复合材料对苯甲酸和孔雀石绿的吸附
4.4.2 磁性复合材料的再生
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
硕士期间论文发表与专利申请情况
致谢
本文编号：3795568
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 生物质水热液化概述
1.1.1 水热液化技术
1.1.2 水热液化生物炭
1.2 水热液化生物炭的活化方式
1.2.1 物理活化
1.2.2 化学活化
1.3 表征方法
1.3.1 形貌和结构分析
1.3.2 表面官能团分析
1.3.3 孔结构分析
1.3.4 热重分析
1.3.5 其他方法
1.4 四环素与三氯生
1.4.1 药品和个人护理品
1.4.2 四环素
1.4.3 三氯生
1.5 国内外研究现状评述
1.6 研究目的和意义
1.7 研究内容和技术路线
1.7.1 研究内容
1.7.2 技术路线
第二章 实验部分
2.1 试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 制备方法
2.2.1 不同活化温度的多孔炭的制备
2.2.1.1 水热液化生物炭的制备
2.2.1.2 多孔炭的制备
2.2.2 水热液化生物炭基磁性复合材料的制备
2.3 材料表征手段
2.4 水热液化生物炭和多孔炭对四环素的吸附实验
2.4.1 吸附等温线实验
2.4.2 四环素浓度的测定
2.5 磁性复合材料对三氯生的吸附实验
2.5.1 三氯生溶液的配制方法
2.5.2 吸附等温线实验
2.5.3 吸附动力学实验
2.5.4 三氯生浓度的测定
第三章 活化温度对水热液化生物炭性质及吸附性能的影响
3.1 引言
3.2 水热液化生物炭和多孔炭的结构和性质分析
3.2.1 热重分析
3.2.2 工业分析和元素分析
3.2.3 比表面积和孔结构分析
3.2.4 表面形貌分析
3.2.5 表面官能团定性分析(FTIR)
3.2.6 晶相结构分析(XRD)
3.2.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.2.8 表面官能团定量分析(Boehm滴定)
3.2.9 核磁共振碳谱分析(13C NMR)
3.3 水热液化生物炭和多孔炭对四环素的吸附性能
3.3.1 吸附等温线
3.3.2 样品性质和吸附性能之间的构效关系
3.3.2.1 KF与样品性质的关系
3.3.2.2 Qe20和与样品性质的关系
3.4 本章小结
第四章 水热液化生物炭基磁性复合材料的制备及吸附性能
4.1 引言
4.2 磁性复合材料的形态结构和表面性质分析
4.2.1 ZnCl2在磁性复合材料的制备中的作用
4.2.2 元素分析
4.2.3 比表面积和孔结构分析
4.2.4 晶相结构分析(XRD)
4.2.5 拉曼光谱分析(Raman)
4.2.6 表面官能团分析(FTIR)
4.2.7 磁性分析
4.2.8 稳定性分析
4.2.9 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察
4.3 磁性复合材料对三氯生的吸附性能分析
4.3.1 吸附动力学
4.3.2 吸附等温线
4.3.3 基质效应
4.4 磁性复合材料对其他有机污染物的吸附与再生
4.4.1 磁性复合材料对苯甲酸和孔雀石绿的吸附
4.4.2 磁性复合材料的再生
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
硕士期间论文发表与专利申请情况
致谢
本文编号：3795568
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