秸秆选择性热解制备高品质生物炭及其吸附特性研究

发布时间：2025-01-20 18:05

　　木质纤维素类生物质热解炭化制备炭材料是最具前景的研究方向之一。目前高品质的生物炭主要以椰壳、竹子等特殊生物质为原料,采用廉价、大宗秸秆制备高品质的生物炭是未来发展的趋势。但秸秆种类繁多,何种秸秆适合制备何种性能的碳材料,如何针对性进行品质提升,实现最优化匹配目前研究较少。基于此,本文建立了 6类大宗农业废弃物制备的生物炭和典型污染物吸附特性之间的映射关系,针对优选的原料进行改性优化匹配研究,揭示相关吸附机理,获得关键控制因素和最佳制备工艺。具体内容和主要结论如下:大宗秸秆制备生物炭及其对典型污染物吸附映射关系。以5种大宗秸秆(稻秆、麦秆、棉秆、玉米秆和豆秆)和稻壳为原料,通过慢速热解制备生物炭,探究不同原料对炭产率、不同污染物吸附量的影响,筛选出吸附不同污染物的最佳生物炭。研究表明,豆秆炭的吸附性能最为优异,适用于铜离子、镉离子、铁离子、苯酚和苯胺的吸附;稻秆炭适用于铜离子的吸附;麦秆炭适用于锌离子的吸附;棉秆炭适用于苯酚和苯胺的吸附。以豆秆作为代表,通过对豆秆进行等温吸附研究和动力学研究,探讨豆秆吸附Cd2+和Cu2+的吸附机理。研究表明,豆秆吸附Cd2+和Cu2+的吸附动力学满足准二...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 生物炭的基本性质
        1.2.2 生物炭的制备与改性
        1.2.3 生物炭对污染物的应用研究
    1.3 存在的问题与研究意义
    1.4 技术路线与研究内容
        1.4.1 技术路线
        1.4.2 研究内容
    1.5 本章小结
第二章 大宗秸秆制备生物炭及其对典型污染物吸附映射关系
    2.1 引言
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验仪器设备
    2.2 实验及表征
        2.2.1 生物炭的制备方法
        2.2.2 生物炭吸附试验
        2.2.3 生物炭的表征
    2.3 不同秸秆生物炭对不同污染物的基本吸附性能
        2.3.1 不同秸秆炭对同种污染物的吸附特性
        2.3.2 同种秸秆炭对不同污染物的吸附特性
        2.3.3 不同种秸秆炭对不同污染物的映射关系
    2.4 生物炭基本理化性质
    2.5 生物炭结构表征
        2.5.1 生物炭的孔隙结构分析
        2.5.2 生物炭的红外光谱分析
        2.5.3 生物炭的SEM分析
    2.6 生物炭的吸附性能
        2.6.1 吸附动力学实验结果分析
        2.6.2 吸附等温学实验结果分析
        2.6.3 PH对生物炭吸附性能的影响
    2.7 本章小结
第三章 豆秆、麦秆炭选择性活化及其吸附特性
    3.1 引言
    3.2 实验原料、试剂及主要仪器设备
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验试剂
        3.2.3 实验仪器设备
    3.3 实验及表征
        3.3.1 改性生物炭的制备方法
        3.3.2 改性生物炭吸附试验
        3.3.3 改性生物炭的表征
    3.4 不同制备因素对改性生物炭性能的影响
        3.4.1 活化剂对生物炭吸附性能的影响
        3.4.2 改性温度对吸附性能的影响
        3.4.3 改性时间对吸附性能的影响
        3.4.4 活化剂浸渍比对吸附性能的影响
    3.5 改性生物炭的吸附性能
        3.5.1 溶液PH对吸附性能的影响
        3.5.2 吸附动力学实验结果分析
        3.5.3 吸附等温学实验结果分析
    3.6 改性生物炭的结构表征
        3.6.1 BET分析
        3.6.2 红外分析
        3.6.3 SEM分析
    3.7 本章小结
第四章 稻壳脱灰活化制备活性炭研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 生物炭的制备方法
        4.2.3 生物炭的吸附试验
        4.2.4 改性生物炭的表征
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 不同生物炭物理特性的影响
        4.3.2 不同改性生物炭去除亚甲基蓝和碘效率的比较
        4.3.3 水蒸气质量流量对吸附性能的影响
        4.3.4 活化温度对吸附性能的影响
        4.3.5 SEM分析
        4.3.6 BET分析
        4.3.7 红外光谱分析
        4.3.8 不同生物炭对苯酚的吸附性能影响
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文主要工作及结论
    5.2 主要创新点
    5.3 问题与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：4029487