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【科普】木质素废物转化为椰子状活性炭

发布日期:2018-11-01 10:00 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:

具有不同 介质的 POU / POE设备 为许多不同的应用 提供饮用水最终 过滤器 。 使用 活性炭 (AC) 过滤 可以最好地去除味道,气味,颜色和有毒有机物 。 椰子壳原料需要90,000个坚果来制

具有不同介质的 POU / POE设备为许多不同的应用提供饮用水最终过滤器使用活性炭(AC)过滤可以最好地去除味道,气味,颜色和有毒有机物椰子壳原料需要90,000个坚果来制造一吨活性炭,这种活性炭最常用于POU / POE和市政过滤器。本文提供的概念证明,椰子状或更好的结构可以由木质素制成,木质素是农业废弃物中可用的材料。其中一些信息先前已在主要会议(1-4)上发表,以引起人们对这项新技术的兴趣。

图1.木质素的分子结构

图1.木质素的分子结构

什么是木质素,它的来源是什么?

木质素是纤维素之后第二丰富的天然存在的可持续有机化合物当人们看到树木,在玉米田,草坪剪报或其他农业废弃物中浪费时,重要的是要意识到这些材料含有20%至35%重量的木质素。木质素的化学结构如图1所示。这种材料有许多芳环,非常适合制造大量活性炭产品在不久的将来。天然产物的代码嵌入称为基因组的DNA片段中。因此,各种各样的品种都是可能的。存在通过修改DNA遗传密码来操纵最终木质素结构的机会。木质素目前是一种低质量,低价值的材料。总体而言,木质素作为混凝土和表面活性剂的低价值添加剂,每年的业务价值3亿美元生物圈中木质素的总可用量每年超过3000亿吨,预计年增长率为20%。大部分都是为了加热而燃烧。还有足够的木质素来支持其作为制造活性炭的主要原料的作用

活性炭成熟的制造工艺

两个主要的制造工艺,热和化学,用于生产活性炭库存。热处理是两者中较便宜的,因为它不需要添加化学品。在化学活化过程中使用的典型的化学品是磷酸和锌与三氯化处理的氢氧化物。通过化学活化过程,人们永远不会确定在活化过程结束时所有化学物质都从活化产物中完全除去。通常,它们经过水洗以去除残留物,这也会增加产品成本。

热过程通常包括两个步骤。第一种是相对低温(240°至310°C)的过程,没有氧气(并产生炭),称为化。第二步,活化,在800℃至950℃的温度下用15psi蒸汽进行。该步骤在相对无孔的炭中形成细孔结构。这种化学过程值得评价,因为它可以使活化产物的产率比热活化过程提高2-3倍。来自纸浆和造纸生产的其他木质素来源也应评估为AC原料。

2016年6月_Nowicki表1结果和讨论

最近的一项重大发现涉及找到一种有效地将木质素转化为焦炭的方法。许多科学家认为,加热木质素导致熔化,发泡和融合,这导致在一个贫穷的焦炭产品,不使一个很好的活性炭一家公司之前与煤炭家族成员的经验使得炭化工艺的开发能够消除这种制造障碍。在模拟商用回转窑的定制实验室回转窑中,使用15 psi蒸汽在850°C下激活炭。(在实验室规模的窑中制造的AC通常在商业规模上提供更好的产品虽然商业规模的窑更好地从过程中消除氧气,从而避免原料完全燃烧成灰烬。商业窑还提供比实验室窑更精确的温度控制。)Polyani 吸附势能理论用于非均相吸附剂的物理吸附,用于定义1075碘吸附空间。
2016年6月_Nowicki表2重量吸附能量分布全表征(GAED)说明了木质素活性炭吸附能和相关孔隙分布方面与椰子相似或更好的程度体积较高(第一列中卡尔/ cc为≥23能量密度)和中等(≤15-23卡/ cc)吸附能量(见表1)。木质素活性炭与椰子活性炭产生类似的GAED结果表2列出了将木质素炭转化为活性炭的热活化结果目前主要原料的产量是典型的:椰子壳,木材和烟煤。木质素ASTM 碘值和丁烷活性类似于商业椰子碳。

图2.<a href='http://www.hxt7.com' target='_blank'><u>活性炭</u></a>的孔隙结构决定了它的应用(来自木质素的碳和来自椰子壳的碳)

图2.活性炭的孔隙结构决定了它的应用(来自木质素的碳和来自椰子壳的碳)

表1中的数据表示木质素与目前的木材,煤和椰子的主要原料之间的比较。值得注意的是,如果AC由木材制成,与由木材 - 木质素原料中的主要分离化学品制成的AC相比,我们获得了不同的碳结构。与木材相比,木质素提供了更有价值(多达两到三倍)的椰子状AC结构。非常重要的是要注意表1中最后一行数据中的密度差异(克/毫升),这导致图2中提出的图示吸附空间结构。木材中的血小板间距比椰子大。紧密的石墨血小板间距提供了高吸附能量位点,这是去除痕量有机物所需的饮用水中的小分子(如THM)浓度注意,与椰子碳相比,木基碳具有相对小的石墨片。

木质素活性炭的一个明显弱点硬度,这证明是一种强度。基于椰壳的碳是最难的,这是它用于金矿开采的原因,其中硬度非常重要。另一方面,木质素AC最好用作粉末。应该可以将木质素粉末AC压缩成硬颗粒和颗粒状AC形式,以增加其密度以用于其他应用。请记住,细粉末比大碳形式有许多优点。小粉末AC(PAC)颗粒可以更快地去除污染物并具有更高的污染物全球销售的装载量和更多的碳粉比颗粒或颗粒更多。木质素粉末AC预计相比市场中对水敏感呈现粉状活性炭优异的低灰分产品浸出灰分。

(责任编辑:活性炭网)
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