杉木间伐材的炭化理论及其炭化物在环境保护中应用的研究
发布时间：2023-12-13 18:22
过去木质炭化物大多作为燃料用，利用价值低，对木炭的研究已渐被忽视。随着科技发展，近年来木炭的新用途及作为新材料的研究开发十分活跃。木质炭化物的高效开发利用，对解决废弃物资源化、环保、生态环境等问题将起到十分积极的作用。随着先进的检测仪器与手段的日益更新，对木炭的研究实有必要更上一层楼。本课题以我国南方速生树种之一的杉木间伐材为对象，对炭化理论及其炭化物在环境保护中的应用进行了研究。 (1) 采用一步炭化法和二步炭化法以及加盖炭化法和未加盖炭化法的炭化工艺，同时炭化氛围气采用CO2、N2、O2、空气以及它们的混合气体等方法，对杉木间伐材进行炭化试验研究。分析研究了杉木间伐材木屑热解的基本过程、不同炭化条件对炭化物的影响规律。 (2) 采用热重分析(TG)和示差扫描量热分析(DSC)，分析在连续升温过程中试样的重量与热量变化规律，求得有关的热力学参数，为炭化工艺的温度和加热速度提供了理论依据。 (3) 利用元素分析仪分析炭化过程中碳、氢、氧含量及主要官能团的变化规律；采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XR...
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 文献综述
1.1 木质材料的炭化
1.2 不同炭化条件下的木质炭化物的物性与吸着特性
1.3 木质炭化物的环境净化性能
1.4 木质吸油材料及其应用
1.4.1 吸油材料
1.4.2 吸油材料的分类及特点
1.4.3 木质吸油材料
1.5 课题创新之处
第二章 研究内容与方法
2.1 主要研究内容
2.1.1 炭化方法和条件对间伐材杉木炭化物性能影响的研究
2.1.2 间伐材杉木炭化物性能与化学结构的研究
2.1.3 间伐材杉木炭化物微观结构的研究
2.1.4 间伐材杉木炭化物吸附污染物质性能的研究
2.1.5 间伐材杉木炭化物作为吸油材料的研究
2.2.研究方法与仪器
2.2.1 研究使用的设备与仪器
2.2.2 研究的技术路线
第三章 炭化过程的研究
3.1 前言
3.2 实验方法
3.2.1 原料准备
3.2.2 炭化试样制备
3.2.3 原料及其炭化产物的性质测定
3.2.3.1 原料水份测定
3.2.3.2 炭化物的灰分、挥发分、固定碳、充填密度、pH值的测定
3.2.4 炭化物的热分析研究
3.2.5 炭化物的C、H、O、N元素分析研究
3.3 结果与讨论
3.3.1 炭化条件对炭化物得率、挥发分、固定碳的影响
3.3.2 不同炭化条件对木炭pH值的影响
3.3.3 炭化温度对炭化物元素组成的影响
3.3.4 杉木间伐材炭化物的热重分析
3.4 小结
第四章 炭化物性能与化学结构的研究
4.1 前言
4.1.1 拉曼光谱在炭材料上的应用
4.1.2 X射线衍射(XRD)在炭材料上的应用
4.1.3 X射线光电子能谱(XPS)
4.1.3.1 X射线光电子能谱(XPS)的由来
4.1.3.2 XPS的基本原理
4.1.3.3 XPS在木材科学领域的应用
4.1.3.4 XPS在炭材料领域的应用
4.2 实验方法
4.2.1 拉曼光谱
4.2.2 X射线衍射(XRD)
4.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 炭化过程拉曼光谱的研究
4.3.1.1 温度对炭化物拉曼光谱特性的影响
4.3.1.2 不同炭化条件下炭化物拉曼光谱的变化规律
4.3.2 炭化过程XRD的研究
4.3.3 炭化过程XPS的研究
4.3.3.1 不同炭化温度下炭化物XPS的Cls能谱的研究
4.3.3.2 炭化物XPS能谱的荷电效应与炭化物导电性的研究
4.3.3.3 不同炭化温度下炭化物XPS的Ols能谱的研究
4.3.3.4 不同炭化条件下炭化物XPS能谱的研究
4.3.3.5 炭化物XPS的Cls能谱的分峰研究
4.4 小结
第五章 炭化物微观结构的研究
5.1 前言
5.2 实验方法
5.2.1 炭化物比表面积及孔径分布研究
5.2.2 环境扫描电子显微镜(ESEM)
5.2.3 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
5.3 结果与讨论
5.3.1 炭化物比表面积及孔径分布
5.3.1.1 温度对炭化物比表面积的影响
5.3.1.2 温度对炭化物孔径分布的影响
5.3.1.3 二步炭化法对炭化物比表面积及孔径分布的影响
5.3.1.4 其他炭化条件对炭化物比表面积及孔径分布的影响
5.3.2 扫描电子显微镜观察
5.3.3 高分辨透射电子显微镜观察
5.4 小结
第六章 炭化物环境净化作用的研究与杉木炭化物吸油材料的研制
6.1 炭化物环境净化作用的研究
前言
6.1.1 实验方法
6.1.1.1 炭化物试样的制备
6.1.1.2 炭化物吸附性能的测定方法
6.1.2 结果与讨论
6.1.2.1 炭化温度对吸附三氯甲烷蒸气的影响
6.1.2.2 炭化条件对吸附苯蒸气的影响
6.1.2.3 炭化条件对吸附甲醛与苯酚的影响
6.1.2.4 化温度对碘吸附值的影响
6.1.2.5 炭化物的BET比表面积、微孔容积与碘吸附值的关系
6.2 木质炭化物吸油材料的研制
前言
6.2.1 实验方法
6.2.1.1 木质炭化物吸油材料的制备
6.2.1.2 吸油材料性能的测定方法
6.2.2 结果与讨论
6.2.2.1 热处理温度对吸油性能的影响
6.2.2.2 热处理温度对吸油材料得率及其元素组成的影响
6.2.2.3 热处理温度对吸油材料抽出物含量的影响
6.3 小结
6.3.1 炭化物的环境净化能力
6.3.2 杉木炭化物吸油材料的性能
第七章 结论
参考文献
本文编号：3873714
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 文献综述
1.1 木质材料的炭化
1.2 不同炭化条件下的木质炭化物的物性与吸着特性
1.3 木质炭化物的环境净化性能
1.4 木质吸油材料及其应用
1.4.1 吸油材料
1.4.2 吸油材料的分类及特点
1.4.3 木质吸油材料
1.5 课题创新之处
第二章 研究内容与方法
2.1 主要研究内容
2.1.1 炭化方法和条件对间伐材杉木炭化物性能影响的研究
2.1.2 间伐材杉木炭化物性能与化学结构的研究
2.1.3 间伐材杉木炭化物微观结构的研究
2.1.4 间伐材杉木炭化物吸附污染物质性能的研究
2.1.5 间伐材杉木炭化物作为吸油材料的研究
2.2.研究方法与仪器
2.2.1 研究使用的设备与仪器
2.2.2 研究的技术路线
第三章 炭化过程的研究
3.1 前言
3.2 实验方法
3.2.1 原料准备
3.2.2 炭化试样制备
3.2.3 原料及其炭化产物的性质测定
3.2.3.1 原料水份测定
3.2.3.2 炭化物的灰分、挥发分、固定碳、充填密度、pH值的测定
3.2.4 炭化物的热分析研究
3.2.5 炭化物的C、H、O、N元素分析研究
3.3 结果与讨论
3.3.1 炭化条件对炭化物得率、挥发分、固定碳的影响
3.3.2 不同炭化条件对木炭pH值的影响
3.3.3 炭化温度对炭化物元素组成的影响
3.3.4 杉木间伐材炭化物的热重分析
3.4 小结
第四章 炭化物性能与化学结构的研究
4.1 前言
4.1.1 拉曼光谱在炭材料上的应用
4.1.2 X射线衍射(XRD)在炭材料上的应用
4.1.3 X射线光电子能谱(XPS)
4.1.3.1 X射线光电子能谱(XPS)的由来
4.1.3.2 XPS的基本原理
4.1.3.3 XPS在木材科学领域的应用
4.1.3.4 XPS在炭材料领域的应用
4.2 实验方法
4.2.1 拉曼光谱
4.2.2 X射线衍射(XRD)
4.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 炭化过程拉曼光谱的研究
4.3.1.1 温度对炭化物拉曼光谱特性的影响
4.3.1.2 不同炭化条件下炭化物拉曼光谱的变化规律
4.3.2 炭化过程XRD的研究
4.3.3 炭化过程XPS的研究
4.3.3.1 不同炭化温度下炭化物XPS的Cls能谱的研究
4.3.3.2 炭化物XPS能谱的荷电效应与炭化物导电性的研究
4.3.3.3 不同炭化温度下炭化物XPS的Ols能谱的研究
4.3.3.4 不同炭化条件下炭化物XPS能谱的研究
4.3.3.5 炭化物XPS的Cls能谱的分峰研究
4.4 小结
第五章 炭化物微观结构的研究
5.1 前言
5.2 实验方法
5.2.1 炭化物比表面积及孔径分布研究
5.2.2 环境扫描电子显微镜(ESEM)
5.2.3 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
5.3 结果与讨论
5.3.1 炭化物比表面积及孔径分布
5.3.1.1 温度对炭化物比表面积的影响
5.3.1.2 温度对炭化物孔径分布的影响
5.3.1.3 二步炭化法对炭化物比表面积及孔径分布的影响
5.3.1.4 其他炭化条件对炭化物比表面积及孔径分布的影响
5.3.2 扫描电子显微镜观察
5.3.3 高分辨透射电子显微镜观察
5.4 小结
第六章 炭化物环境净化作用的研究与杉木炭化物吸油材料的研制
6.1 炭化物环境净化作用的研究
前言
6.1.1 实验方法
6.1.1.1 炭化物试样的制备
6.1.1.2 炭化物吸附性能的测定方法
6.1.2 结果与讨论
6.1.2.1 炭化温度对吸附三氯甲烷蒸气的影响
6.1.2.2 炭化条件对吸附苯蒸气的影响
6.1.2.3 炭化条件对吸附甲醛与苯酚的影响
6.1.2.4 化温度对碘吸附值的影响
6.1.2.5 炭化物的BET比表面积、微孔容积与碘吸附值的关系
6.2 木质炭化物吸油材料的研制
前言
6.2.1 实验方法
6.2.1.1 木质炭化物吸油材料的制备
6.2.1.2 吸油材料性能的测定方法
6.2.2 结果与讨论
6.2.2.1 热处理温度对吸油性能的影响
6.2.2.2 热处理温度对吸油材料得率及其元素组成的影响
6.2.2.3 热处理温度对吸油材料抽出物含量的影响
6.3 小结
6.3.1 炭化物的环境净化能力
6.3.2 杉木炭化物吸油材料的性能
第七章 结论
参考文献
本文编号：3873714
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