水热碳化研究现状及问题ppt
水热碳化在废弃生物质资源化中的应用研究进展
当代化工研究Modem Chemical Research131 2020•22科研开发水热碳化在废弃生物质资源化中的应用研究进展*刘路(上海格林曼环境技术有限公司上海200001)摘耍：基于水热確化技术在生物质转化中的研究和应用现状，概括总结了生物质水热碳化过程反应机制，针对水热温度、反应时间、固液比和pH值对生物质水热碳化过程飽作用澎响进行分析和讨论，以期为生物质水热碳化过程的优化设计提供参考.关键词：水热碳化；生物质；资源化；研究进展中圉分类号：TQ文献标识码：AResearch Progress of Hydrothermal Carbonization in Waste Biomass ResourcfulizationLiu Lu(Shanghai Greenment Environmental Technology Co.,Ltd,Shanghai,200001) Abstract:Based on the research and application status of h ydrothermal carbonization for the biomass conversion,this paper summarizes the mechanisms during hydrothermal carbonization of b iomass,and effects of h ydrothermal temperature,time,solid load,and pH on the biomass conversion are analyzed and discussed.The aim of t his work is to p rovide reference f or optimized design of b iomass hydrothermal carbonization.Key words t hydrothermal carbonization^biomass；resourcfulization；research progress1引言生物质属于一种可再生资源，被认为可在一定程度上缓解由于煤和石油等不可再生资源的快速消耗而导致的能源短缺问题。
一种水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的方法
一种水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的方法1. 水热碳化是指在高温高压下，将有机物质转化为碳炭和有机气体的过程。
2. 厌氧消化是指在缺氧条件下，微生物分解有机物质产生沼气和有机肥料的过程。
3. 水热碳化耦合厌氧消化将两种处理方法结合在一起，可以最大限度地提高餐厨垃圾的资源化利用率和处理效率。
4. 该方法能够将餐厨垃圾中的有机物质转化为高质量的有机肥料，同时产生可再生的能源——沼气。
5. 水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的过程中，可产生的碳炭对环境具有良好的改善作用。
6. 该技术对资源整合、环保治理具有显著的效果，可有效降低餐厨垃圾对环境的污染程度。
7. 通过将水热碳化与厌氧消化耦合，可以减少对外界能源的依赖，降低垃圾处理的成本和环境影响。
8. 该方法对于生活垃圾资源化利用的协调发展，有重要意义。
9. 水热碳化耦合厌氧消化方法可适用于农村和城市地区，具有较大的市场潜力。
10. 对于资源稀缺地区，该方法可以有效解决有机废弃物带来的问题。
11. 该方法可以将餐厨垃圾转化为对植物生长有利的有机肥料，能够起到良好的土壤改良作用。
12. 水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的技术途径，对于提高餐厨垃圾处理的效率具有显著效果。
13. 该方法的实施需要一定的设备投入和技术支持，但是长远来看，可以降低垃圾处理的整体成本。
14. 水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾可避免传统填埋处理方式带来的渗沥液和臭气的环境问题。
15. 此方法可以充分利用有机废弃物中的养分，产生高品质的有机肥料。
16. 水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的过程中，产生的沼气可以用于取暖和发电，具有可再生能源的特点。
17. 在农村地区，该方法还可以降低厨余垃圾对空气和土壤的污染程度。
18. 通过该方法处理的有机肥料和沼气可以在农田中应用，提高农作物的产量和品质。
19. 对于城市地区的垃圾处理中心，采用水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾也是一种可行的选择。
20. 该方法将垃圾处理转化成资源回收的过程，符合可持续发展的理念。
城市污泥水热碳化的研究与应用进展
城市污泥水热碳化的探究与应用进展一、引言随着城市化进程的加快和生活水平的提高，城市面临着废弃物处理和能源需求的双重压力。
污泥作为城市生活污水处理过程中产生的一种废弃物，不仅含有大量氮、磷等有机养分，也具有一定的能源价值。
因此，对城市污泥进行高效的处置和回收利用是亟待解决的问题。
在城市污泥处理方法中，水热碳化技术被认为是一种环保、高效、经济的处理方法，能够将污泥转化为有机肥料和能源产品。
该技术通过高温高压水热环境下，将污泥中的有机物质转化为碳质产物，同步释放出能量。
本文将对城市污泥水热碳化的探究进展和应用状况进行综述，以期为该技术的进一步应用提供参考。
二、城市污泥水热碳化技术的原理城市污泥水热碳化技术是一种利用高温高压水环境下的化学反应过程，将污泥中的有机物质转化为固态碳质产物，同时释放出可再生能源的技术。
其基本原理如下：1. 高温高压条件下，污泥中的有机物质与水中的热能发生反应，产生热解和水解作用。
2. 热解作用将有机物质分解为低分子量的气体和液体产物，包括甲烷、乙烯、乙醇等。
3. 水解作用通过水的加入，将有机物质转化为酸性物质。
这些酸性物质会在碳化过程中参与反应，增进碳化产物的形成。
4. 炭化反应将酸性物质转化为稳定的固态碳质产物，包括热炭、活性炭等。
通过以上反应过程，城市污泥中的有机物质得以转化为可再生能源和碳质产物，实现了污泥的资源化和能源化利用。
三、城市污泥水热碳化技术的探究进展1. 催化剂的探究与应用在城市污泥水热碳化过程中，催化剂的作用是改善反应速率和产物选择性，提高碳化效率。
探究表明，添加金属催化剂可以增进水热碳化反应过程中的气体产物生成，并缩减碳质产物的生成。
常用的催化剂包括铜、镍、铁等金属，以及获得广泛关注的纳米催化剂。
2. 温度和压力的优化水热碳化反应的温度和压力是影响反应速率和产物分布的重要因素。
探究发现，适合的温度和压力可以提高碳化效率，改善产物的选择性。
一般来说，适合的温度范围为200-300摄氏度，压力范围为20-40MPa。
水热碳化法制备碳纳米材料
《纳米材料与纳米技术》论文水热碳化法制备碳纳米材料摘要：水热碳化法是一种重要的碳纳米材料的制备方法，本文综述了近年来以糖类和淀粉等有机物为原料，采用水热碳化法制备各种形貌可控碳纳米材料的研究现状，并提出了该方法研究中存在的问题以及今后可能的发展方向。
关键词：水热碳化法、碳纳米材料、碳微球、碳空心球、核壳结构复合材料1 引言形态可控的碳纳米材料由于独特的结构和性能而受到研究者的普遍关注[1]，常见的制备方法有化学气相沉积法(CVD)[2]、乳液法[3]和水热碳化法[4]等。
水热碳化法是指在水热反应釜中，以有机糖类或者碳水化合物为原料，水为反应介质，在一定温度及压力下，经过一系列复杂反应生成碳材料的过程[5]。
图1为水热碳化法所制备的各种形貌的碳材料。
与其他制备方法相比，采用水热碳化法所制备的纳米碳材料具有显微结构可调、优良的使用性能、产物粒径小而均匀等特点。
本文综述了水热碳化法制备形态可控碳纳米材料的最新研究进展，概括了工艺因素对碳纳米材料合成过程的影响，最后提出了水热法合成碳纳米材料今后可能的研究方向。
图 1 水热碳化法制备各种形貌碳材料的示意图2 水热碳化法制备碳微球碳微球由于具有大的比表面积、高的堆积密度以及良好的稳定性等，被应用于锂离子电池[6]、催化剂载体[7]、化学模板[8]、高强度碳材料[9]等方面，拥有广阔的应用前景。
Yuan等[10]以蔗糖为碳源，先采用水热碳化法合成碳微球，再使用熔融的氢氧化钾溶液对合成产物进行活化处理，制得粒径为100-150nm的碳微球。
研究表明活化后碳微球的石墨化程度有很大提高，且表现出良好的电化学性能。
其比容量达到382F/g，单位面积电容达到19.2μF/cm2，单位体积容量达到383F/cm。
Liu等[11]以琼脂糖为原料，采用水热碳化制备出粒径范围为100～1400nm的碳微球，研究结果表明碳微球的粒径随琼脂糖的浓度的增加而增大，且所制备的碳微球的表面富含大量的含氧官能团，这些官能团可以很好地吸附金属离子或者其它有机物等，因此该材料在生物化学、药物传输以及催化剂载体等方面具有很好的应用前景。
热力学 水泥基材料水化热研究分析ppt课件
硅酸三钙水化的五个阶段
硅酸三钙水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率— 时间曲线，可分为： C3S各水化阶段示意 图 C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线
Ⅰ-初始水化期；Ⅱ-诱导期；Ⅲ-加速期；Ⅳ-减速期；Ⅴ-稳定期
（1）初始水化期
加水后立即发生急剧反应迅速放热， Ca2+迅速从C3S粒子表面释放，几分钟内pH
通常固溶有少量的MgO、 SiO2等氧化物，在反光镜 下其反射能力强，呈亮白 色，并填充在A矿与B矿 之间，也称白色中间相。
1.1 硅酸三钙的水化
硅酸三钙在常温下的水化反应，大体上可用下面的方程式表示： 3CaO· SiO2十nH2O=xCaO· SiO2· yH2O十(3一x)Ca(OH)2
简写为：
2)矿物组成:
以硅酸盐水泥为例:水泥水化热的大小与放热速率首先取决于熟料的 矿物组成。一般认为熟料中四种主要矿物的水化速率顺序为 C3A>C3S>C4AF>C2S，而水化放热量的一般规律为:单位物质的量 C3A的水化放热量最大，C3S和C4AF次之，C2S的水化放热量最小。
3)水泥细度与级配: 大量研究表明:同种矿物组成，细度较小的水泥的水化热明显降低， 并且各龄期的水化热都有降低。除此之外，水泥颗粒的粒径分布也 会影响水化速率，对于同种水泥不同粒径分布的水泥水化放热量研 究也证明水泥中细颗粒含量增加，水泥比表面积增大，水化反应速 率增大，水化放热速率增大。水泥基材料的微细化有助于提高单位 时间内水泥的水化速率。
前言
水泥与水拌和后，形成能粘接砂石集料的可塑性
浆体，随后发生凝结硬化，同时伴随着水化放热 和体积变化。
由于水泥熟料是多矿物的聚集体，与水的相互作
用比较复杂，通常先分别研究各单矿物的水化反 应，然后再研究硅酸盐水泥总的水化硬化过程。
城市污泥水热碳化的研究与应用进展
城市污泥水热碳化的研究与应用进展城市污泥是城市生活和工业生产过程中产生的污染物之一。
传统的处理方式主要是填埋或焚烧，然而这些方式存在一些问题，如占用土地资源、产生二氧化碳和有害气体等。
因此，城市污泥水热碳化技术成为一种被广泛研究与应用的处理方式。
水热碳化是一种通过加热、压力和湿度控制的过程，将有机废弃物转化为稳定的碳质产物。
在城市污泥水热碳化的过程中，水热碳化反应器中加入一定量的水，然后加热到一定温度，并通过压力调节反应器内的湿度。
在适宜的条件下，有机物质被分解为固体碳质产物、液体产物和气体产物。
其中，固体碳质产物可以用作肥料或固体燃料，液体产物可以用作化肥或能源生产，气体产物可以用作能源利用。
通过这种方式，城市污泥得到了高效利用，同时达到了资源回收、减少排污和环境保护的目的。
城市污泥水热碳化技术的研究与应用已经取得了一些进展。
首先，研究者们对水热碳化反应条件进行了优化。
通过调节反应温度、压力和湿度等参数，提高了城市污泥的碳化效率和产物质量。
其次，研究者们对碳化产物的性质进行了研究。
研究发现，水热碳化产物中的固体碳质具有较高的孔隙度和比表面积，可以作为优良的吸附剂或触媒载体。
液体产物含有丰富的有机酸和营养物质，适合用作土壤改良剂或肥料。
气体产物中含有丰富的甲烷和二氧化碳，可以通过燃烧或厌氧消化等方式进行能源利用。
水热碳化技术在城市污泥处理中存在着一些挑战。
首先，反应过程中产生的液体产物需要额外的处理，以便将其应用于农业或能源生产。
其次，该技术的规模化商业化还存在一些问题，如设备高成本、能耗较高和操作复杂等。
此外，碳化产物在实际应用过程中面临着一些法规和安全问题，如二次污染和有害气体排放等。
尽管存在一些挑战，但城市污泥水热碳化技术仍然具有广阔的应用前景。
首先，该技术能够实现城市污泥的高效处理和资源回收，符合可持续发展的要求。
其次，碳化产物可以应用于农业、环境工程和能源产业等领域，具有良好的经济效益和环境效益。
水热碳化法制备碳纳米材料
水热碳化法制备碳纳米材料碳纳米材料是一类具有重要应用前景的材料，具有优异的物理、化学和机械性能，因此在能源、环保、医疗等领域具有广泛的应用前景。
制备具有优异性能的碳纳米材料是当前研究的热点。
本文将介绍一种水热碳化法制备碳纳米材料的方法，并对其形貌、结构、性质等方面进行深入研究。
水热碳化法是一种在密封容器中高温高压条件下，利用水作为溶剂和还原剂，将有机前驱体转化为碳纳米材料的方法。
具体实验步骤如下：将有机前驱体（如苯酚、间苯二酚等）溶解于水中，配制成一定浓度的溶液。
将溶液放入高压釜中，密封后在一定温度和压力条件下进行水热反应。
反应结束后，将釜内溶液用过滤器进行分离，得到固体产物。
对固体产物进行洗涤、干燥处理，得到最终产物。
实验过程中，需要控制的主要条件有反应温度、压力、时间以及前驱体的种类和浓度。
这些条件的改变会对产物的形貌、结构和性质产生影响。
通过调整实验条件，我们得到了一系列的碳纳米材料。
利用扫描电子显微镜（SEM）对产物的形貌进行观察，结果显示，不同条件下制备的碳纳米材料形貌各异。
有些呈现出明显的纳米管结构，而有些则呈现出纳米颗粒状结构。
通过X射线衍射（XRD）对产物的结构进行分析，结果表明，不同条件下制备的碳纳米材料晶体结构存在差异。
有些呈现出石墨结构，而有些则呈现出无定形结构。
利用透射电子显微镜（TEM）对产物进行更深入的分析，我们发现，具有纳米管结构的碳纳米材料中，管壁呈现出有序的蜂巢结构，而纳米颗粒状结构的碳纳米材料则呈现出无定形的结构。
综合对比实验结果，我们可以发现，水热碳化法制备碳纳米材料的形貌、结构和性质与实验条件和前驱体的种类密切相关。
通过调整实验条件和选择不同种类的前驱体，可以制备出具有不同形貌和结构的碳纳米材料，从而满足不同领域的应用需求。
本文通过水热碳化法制备了具有不同形貌和结构的碳纳米材料，并对其形貌、结构和性质进行了深入研究。
结果表明，实验条件和前驱体的种类对碳纳米材料的制备具有重要影响。
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展生物质作为一种可再生资源，不仅来源比较广泛而且产量巨大，可以有效缓解目前面临的能源枯竭危机。
同时，合理地资源化利用废弃生物质还能削减焚烧、填埋等传统处理方式对环境带来的污染。
其中，采纳废弃生物质制备生物炭是其资源化利用的有效方法之一。
但传统的生物质炭化方法，需要对含水率高的生物质进行干燥处理，能耗较高，为此越来越多的学者将留意力转移到以水热炭化的方法制备碳质材料。
水热炭化是根据肯定的比例将生物质与水混合后置于反应器内，在肯定的温度、时间和压力条件下，以产生固体产物为目标的水热反应。
它是经过一系列简单的热化学反应，最终将有机物质转化为高含碳产物的过程，产物被称为水热炭。
随着社会经济的进展，以重金属离子、有机物、氮磷氟阴离子为代表的污染物不断随废水进入水体环境，对水生环境和人类健康构成严峻威逼。
采矿、皮革等行业产生的废水中含有汞、铬、镉、锌、铅、铜、镍等重金属离子，其会在水体中长期存在，并会通过食物链在生物体内富集；水体中含有的多环芳烃、卤代烃、有机农药等有机污染物成分简单且具有肯定的毒性；氮磷污染物会造成水体富养分化，同时矿物冶炼加工、肥料的生产都会对水体产生氟污染，这些污染物的存在均会严峻危害生态环境。
因此，对以重金属、有机物、阴离子等为代表的水体主要污染物的脱除已成为水污染治理讨论的重点。
吸附法由于具有操作简洁、成本效益高等优势，在废水处理领域应用广泛。
其中，吸附剂是吸附法得以推广应用的关键。
讨论发觉，可以将农业秸秆、生活垃圾、污泥、动物粪便等废弃生物质经过不同的热化学方法制成生物炭，且所得的生物炭具有孔隙发达、理化性质稳定和官能团丰富等优点，是良好的吸附材料。
其中，水热炭又被认为是具有进展潜力的碳质材料，并被作为绿色吸附材料广泛应用于废水处理领域。
笔者对水热炭的制备工艺和主要工艺参数对水热炭制备的影响进行了介绍，着重总结了水热炭对水体重金属、有机污染物和阴离子污染物的吸附讨论进展，并对其将来讨论方向进行了展望，以期为水热炭今后的讨论和推广应用供应借鉴。
水热碳化技术处理废弃生物质的研究进展
太 阳 能第1期 总第333期2022年1月No.1 Total No.333Jan., 2022SOLAR ENERGY0 引言随着世界人口的增长，化石能源消耗的速度不断加快，人类正面临着一次能源枯竭的问题，而生物质能作为一种可再生能源，是地球上唯一一种可制备出有机石油的可再生能源[1]。
利用生物质能对于减少CO2排放、降低一次能源消耗和保护环境均具有可持续发展的重要意义。
为发展生物质能，我国早在2006年便实施了《可再生能源法》，并且在“十二五”期间，我国生物质能产业发展较快，总体呈现良好的发展势头。
“十三五”时期是我国实现能源转型升级的重要阶段，在此期间，生物质能产业化发展面临重要机遇。
2016年，我国在《能源发展“十三五”规划》和《可再生能源发展“十三五”规划》的基础上，制定了《生物质能发展“十三五”规划》，为生物质能的发展提供了方向。
以废弃生物质为原料之一的生物质能作为一种可再生能源，近年来备受世界各国的重视，并成为可再生能源研究领域中的一个热点。
废弃生物质是一种可用于生产固体燃料和其他化学产品的原材料，具有十分广阔的应用前景。
虽然我国的废弃生物质资源很丰富，如农作物秸秆、农产品谷壳、加工残渣、林业废弃物等，每年的产量相当于4.6亿吨标准煤[2]，但其有效利用率并不高，这不但造成了生物质资源的浪费，若处理不当，还会造成环境污染。
其中，农作物秸秆具有多用途、廉价、可再生的优势，在“十四五”期间，其有效利用和资源化处理将成为研究重点。
废弃生物质的露天焚烧不仅会造成生物质资源的浪费，而且还容易出现污染大气环境、引发火灾、破坏土壤结构和危害人类生命健康等一系列严重问题。
而水热碳化技术的出现，为处理废弃生物质提供了一种全新理念，并解决了废弃生物质传统处理方式存在的燃烧时热值低、灰分大和浪费严重等问题。
而且经过水热碳化技术处理后得到的固体产物在能源、农业和工业等领域均具有十分重要的应用。
例如：在能源领域，经过水热碳化技术处理后得到的固体产物因具有能量DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20201027.02 文章编号：1003-0417(2022)01-14-06水热碳化技术处理废弃生物质的研究进展李 恒，石 岩*，迟铭书，徐秀灵，刘 玥，韩舒伦，薛镒贤，付嘉乾(吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春 130118)摘 要：本文对采用水热碳化技术处理废弃生物质的影响因素进行了综述，并分析了以水热碳化技术处理废弃生物质时的反应机理，以及可采用的分子模拟软件；最后针对利用水热碳化技术处理废弃生物质的方式提出了展望和建议。
水热碳化和热水解
水热碳化和热水解水热碳化和热水解碳是人类最基本的物质之一，它存在于自然界的许多物质中，例如树木、煤炭、石油等。
而在现代工业和生活中，大量的石油和天然气被用于燃料，这样会消耗大量的资源，同时还会产生大量的能源开采与化学反应带来的环境压力。
在这种情况下，寻找更高效、更环保的碳素利用方式显得尤为重要。
本文将讨论两种碳素利用方式，它们是水热碳化和热水解。
一、水热碳化水热碳化是将碳质物质（如木材、秸秆、草等）放入高压容器中，加入少量水分和催化剂，然后加热到高温高压下进行反应，使碳质物质分解成可直接利用的气体和液体，同时也留下了一定量的固体残留物，这就是水热碳化的过程。
如此一来，不仅可以产生高效的能源利用，而且也减轻了垃圾处理的重负。
水热碳化的优点在于：1. 可以直接转化生物质废弃物为价值化的可再生能源。
2. 产量比燃烧更高（热值可以达到16-19MJ/kg），并且没有二氧化碳等有害气体的产生。
3. 产物可以被直接用于发电或热水供应，并且可以转化为燃气、燃料油和炭黑等物质。
4. 廿四小时启动或停止均可，减少燃烧过程（如锅炉）的清洁和维护时间。
5. 水热碳化能够得到固体废弃物，可以作为肥料或者发酵基质。
二、热水解热水解是指在高温高压下，以水为介质进行有机物的降解，产生气态或液态的有机物质的过程，其中碳质物质需要在400-600℃的温度下，高压环境下反应。
热水解的主要产物包括电力、氢气、氢气和油脂等。
热水解的优点在于：1. 它可以有效地转化各类生物废弃物为价值化的可再生能源。
2. 热水解的产量比燃烧更高，同时减少了燃烧过程中产生的有害气体。
3. 热水解可以转化为电力、氢气和油脂等，这些产物可以被广泛的应用在化学工业、医药健康、新能源等领域。
总体来说，热水解比水热碳化更加适用于生物废弃物的转化。
但是两种方式各有优劣，在实际应用中需要根据不同的情况进行选择。
在用上述方式利用碳素资源的过程中，也需要注意，碳素资源的利用同样必须注册监督以及规范管理。
木质素及其模型化合物水热碳化过程研究现状
第8卷 第6期 新 能 源 进 展Vol. 8 No. 62020年12月ADVANCES IN NEW AND RENEWABLE ENERGYDec. 2020* 收稿日期：2020-07-24 修订日期：2020-09-16 基金项目：国家自然科学基金项目（5207101307） † 通信作者：石 岩，E-mail ：******************文章编号：2095-560X （2020）06-0518-06木质素及其模型化合物水热碳化过程研究现状*刘 玥，石 岩†，迟铭书（吉林建筑大学 市政与环境工程学院，长春 130000）摘 要：木质素作为世界上资源量仅次于纤维素的有机物，是一种尚未得到合理利用的可再生资源，具有较高的热值，是由三种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物，这使得通过化学手段对其进行碳化成为可能。
在现有的处理方法中，水热碳化（HTC ）作为一种简单、高效的产碳方法，具有成本较低且不易造成污染等特点。
本文综述了目前国内外以木质素及其模型化合物为原料进行水热碳化的研究现状，讨论了不同反应条件对碳化结果的影响，并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：木质素；水热；碳；分解中图分类号：TK6 文献标志码：A DOI ：10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.009Research Status of Hydrothermal Carbonization of Lignin andIts Model CompoundsLIU Yue, SHI Yan, CHI Ming-Shu(College of municipal and environmental engineering, Jilin Jianzhu University, Changchun 130000)Abstract: Lignin is a kind of renewable resource which has not been rationally utilized as an organic matter second only to cellulose in the world. It has a high calorific value and is a complex phenolic polymer formed by three alcohol monomers, which makes it possible to carbonize lignin by chemical means. Among the existing treatment methods, hydrothermal carbonization (HTC) is a simple and efficient carbon production method, which has the characteristics of low cost and low pollution. In this paper, the research status of hydrothermal carbonization of lignin and its model compounds at home and abroad were reviewed, the influence of different reaction conditions was discussed, and its future development direction was prospected.Key words: lignin; hydrothermal; carbon; decomposition0 引 言随着环境问题日益严峻，能源短缺问题日渐严重。
水热炭化工艺流程
01
水热炭化技术概述及其重要性
水热炭化技术的定义与原理
• 水热炭化技术是一种在高温高压条件下，利用水热介质对生物质原料进行炭化处理的技术 • 水热介质：水、有机溶剂等 • 炭化过程：将生物质原料中的有机物质转化为炭的过程 • 高温高压条件：温度通常在150-300℃，压力通常在1-10MPa
• 20世纪60年代：美国科学家研究发 现，水热条件下生物质原料的炭化产物 具有高能量密度和良好的稳定性 • 20世纪70年代：日本科学家开始对 水热炭化技术进行深入研究，并将其应 用于生物质能源领域
水热炭化技术在能源领域的应用价值
• 水热炭化技术具有高能量密度、高转化效率和环境友好等优点，在能源领域具有广泛的应用价值 • 高能量密度：水热炭化产物的能量密度远高于传统化石燃料，可作为一种高性能的能源载体 • 高转化效率：水热炭化技术可将生物质原料中的有机物质完全转化为炭，转化效率高 • 环境友好：水热炭化过程中产生的温室气体排放较低，有利于减缓全球气候变化
反应时间对炭化产物性能的影响
反应时间对炭化产物能量密度的影响
• 随着反应时间的延长，炭化产物的能量密度逐渐提高，但当时间达到一定值后，能量密度 的提高幅度减小 • 原因：反应时间延长，有利于生物质原料中的有机物质充分转化为炭，提高产物的能量密 度；但当时间达到一定程度后，过长的反应时间可能导致炭化产物中的不稳定结构增多，影 响产物的能量密度
04
水热炭化技术的优势与挑战
水热炭化技术的优势及其原因
水热炭化技术优势的原因
• 高温高压条件：水热炭化技术在高温高压条件下进行，有利于生物质原料中的有机物质转化为 炭 • 水热介质：水热炭化过程中使用水作为反应介质，有利于生物质原料中的有机物质水解、脱水、 缩合等反应的进行
生物质三组分混合水热碳化特性的试验研究
生物质三组分混合水热碳化特性的试验研究摘要水热碳化技术是生物质提质和高效清洁转化的有效途径之一，对能源减压、环境污染改善以及经济的可持续发展等都有重要的影响。
本文是国家自然科学基金项目“湿解环境下生物质湿解残液中碳元素的迁移固存机制研究”的延续性研究，旨在通过纤维素、半纤维素、木质素相互混合以及葡萄糖与三组分相互混合的水热碳化试验进一步阐释水热碳化反应机理，结合元素分析、XRD、FTIR和热重分析仪对水热焦的元素组成、化学结构、微晶结构及其热稳定性进行分析测定。
具体如下：（1）将纤维素、半纤维素和木质素近似按照小麦秸秆中相应组分的质量比进行两两混合及三组分混合，将其混合物在220 ℃、120 min的水热环境下，进行水热碳化试验，研究了三组分相互混合的水热碳化行为及组分之间的交互作用。
研究结果发现，三组分混合的水热焦炭中C元素的质量百分数最高，约为55.35%；三组分混合后由于相互之间的影响，有利于整个水热碳化反应过程，进一步提高了水热焦炭的芳香化程度，也具有更好的热稳定性。
（2）为研究水热碳化中间产物葡萄糖对生物质三组分水热碳化反应的协同影响，在220℃、120min和液固比30的水热环境下，将生物质三组分分别与葡萄糖按照10:（0.5，1，2，4）g的质量比混合进行水热碳化试验研究，分析了不同含量的葡萄糖在水热环境下对生物质组分反应路径的影响。
研究发现，葡萄糖含量由0.5g增大到4g时，纤维素存在的混合物其水热焦炭的产率不断增加，且碳元素质量分数明显增加，水热焦炭的羧基官能团吸收峰峰值最高，其水热焦也具有更好的热稳定性；而葡萄糖含量超过2g后，对木聚糖与木质素存在的混合物发生的扩散和降解反应有一定程度的阻碍作用。
（3）根据前期的研究结果，模拟麦秆反应溶液中还原糖浓度，选择2g葡萄糖分别与4g木聚糖+ 6g纤维素、4g木聚糖+2g木质素、6g纤维素+2g木质素及4g木聚糖+6g纤维素+2g木质素混合进行水热碳化试验，研究了葡萄糖在生物质三组分水热碳化过程所起的作用。
碳钢水热管在加热炉应用中常见的问题及对策PPT学习教案
工业热管与其他应用场合使用的热管最大的区别就是要求其结构 简单、成本低廉，这样，靠重力使冷凝液回流的无吸液芯热管—重 力热管成为首选方案；而为了降低成本，碳钢-水组合热管逐步替代 了铜-水组合热管及钢铜-水组合复合热管，并多年来一直致力于管壳 -工质组合的研究。
热管技术在我国的应用始于70年代初，回顾其发展历程，大体可 分为三个阶段，第一阶段从70年代初到1980年为热管的研制阶段， 主要开始了热管的研制和实验研究工作，取得可喜的成绩。第一支 钠热管就诞生于1972年，随后又研制成功铜-水热管，氨热管等等， 在这期间，应用成果较少。第二阶段从1980年至1983年，为开始实 用化应用阶段，这一阶段特征为以节能为目的热管换热器在某些企 业和地区得到成功应用，并带来较显著的经济效益，受到社会的关
以达到不积灰或少积灰的目的。 B、改变换热设备内流体的流速，以减少或清除积灰。 C、采用化学清灰剂清灰。 D、吹扫和用机械方法清除管子表面积灰。 以上几种方法中最有效的是A和B两种，C和D两种方法是在积灰生成以后再
去清除，有滞后性。 （2）停车清灰垢方法 A、化学清洗。一般运行一周期在不停车除灰防垢方法无效的情况下，应进
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（1）合理的控制排烟温度
根据烟气的露点温度合理确定排烟温度，一般而言，排烟温度应高于露点温度
20～30℃。另外，在冬、夏季节环境温度相差较大的情况下，应控制不同的排烟
温度在冬季排烟温度应适当提高。
（2）增设前置预热器，提高空气入预热器的温度，可有效的防止露点腐蚀。
（3）对空气风道进行傍路设计，当烟气温度较低或环境温度较低时，可将部分换
普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等
等。
21007051095_周德健_葡萄糖水热碳化工艺条件的研究(全文标明引文) (2)
本文以葡萄糖为原料，浓硫酸作为催化剂，控制反应温度，得到不同条件下的水热碳化产物，选取代表样品，利用红外光谱、热重分析等手段对反应产物物理化学特性进行表征。
热重分析仪
TGA4000
珀金埃尔默仪器有限公司
表2-2实验所用试剂
试剂名称
规格
生产厂家
葡萄糖
分析纯
上海化工厂
硫酸
分析纯
西陇化工股份有限公司司
蒸馏水
自制
自制
其他材料及仪器：100mL容量瓶；烧杯3个；pH试纸；500mL三口烧瓶；直形冷凝管；100mL量筒等实验室常用玻璃仪器。
2.2
为了探究出最佳工艺条件，先从低浓度做起。故实验时采用硫酸浓度区间为30%~95%。实验时先打开水浴锅加热，再用98%的浓硫酸，配制不同浓度的硫酸溶液。称取葡萄糖6.00g，按照固液比为1:15，取刚配置好的硫酸溶液加入至500mL三颈烧瓶中，安装搅拌装置并固定好装置，并将盛有反应溶液的三颈烧瓶放入90℃的恒温水浴锅中，瓶口架上直形冷凝管放入恒温的水浴锅中，固定实验装置并将搅拌器调到合适的转速，反应6h。葡萄糖在浓硫酸催化下与之发生碳化反应生成生物基碳，反应6h。待自然冷却至室温后，从烧瓶倒出并用蒸馏水冲洗完全。然后采用真空抽滤将基碳材料分离出来，用自制的蒸馏水冲洗滤液至中性（用广泛pH试纸测量），取出产物，在120℃真空干燥箱中干燥10h，即可得到产品。用origin软件绘制图表，并找出最佳反应浓度。用同样的方法做两组实验分别针对于反应温度和反应时间。用特征样品做红外、热重分析检测。可知在基碳形成过程中，葡萄糖发生分子内和分子间的脱羧反应、脱水反应等碳化过程。从而由葡萄糖的碳化率得出最佳的水热碳化条件。其简易流程图大致如下：
水热碳化法制备碳纳米材料
《纳米材料与纳米技术》论文水热碳化法制备碳纳米材料摘要：水热碳化法是一种重要的碳纳米材料的制备方法，本文综述了近年来以糖类和淀粉等有机物为原料，采用水热碳化法制备各种形貌可控碳纳米材料的研究现状，并提出了该方法研究中存在的问题以及今后可能的发展方向。
关键词：水热碳化法、碳纳米材料、碳微球、碳空心球、核壳结构复合材料1 引言形态可控的碳纳米材料由于独特的结构和性能而受到研究者的普遍关注[1]，常见的制备方法有化学气相沉积法(CVD)[2]、乳液法[3]和水热碳化法[4]等。
水热碳化法是指在水热反应釜中，以有机糖类或者碳水化合物为原料，水为反应介质，在一定温度及压力下，经过一系列复杂反应生成碳材料的过程[5]。
图1为水热碳化法所制备的各种形貌的碳材料。
与其他制备方法相比，采用水热碳化法所制备的纳米碳材料具有显微结构可调、优良的使用性能、产物粒径小而均匀等特点。
本文综述了水热碳化法制备形态可控碳纳米材料的最新研究进展，概括了工艺因素对碳纳米材料合成过程的影响，最后提出了水热法合成碳纳米材料今后可能的研究方向。
图 1 水热碳化法制备各种形貌碳材料的示意图2 水热碳化法制备碳微球碳微球由于具有大的比表面积、高的堆积密度以及良好的稳定性等，被应用于锂离子电池[6]、催化剂载体[7]、化学模板[8]、高强度碳材料[9]等方面，拥有广阔的应用前景。
Yuan等[10]以蔗糖为碳源，先采用水热碳化法合成碳微球，再使用熔融的氢氧化钾溶液对合成产物进行活化处理，制得粒径为100-150nm的碳微球。
研究表明活化后碳微球的石墨化程度有很大提高，且表现出良好的电化学性能。
其比容量达到382F/g，单位面积电容达到19.2μF/cm2，单位体积容量达到383F/cm。
Liu等[11]以琼脂糖为原料，采用水热碳化制备出粒径范围为100～1400nm的碳微球，研究结果表明碳微球的粒径随琼脂糖的浓度的增加而增大，且所制备的碳微球的表面富含大量的含氧官能团，这些官能团可以很好地吸附金属离子或者其它有机物等，因此该材料在生物化学、药物传输以及催化剂载体等方面具有很好的应用前景。
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展导言：随着工业化的进一步发展，废水问题逐渐凸显出来。
废水中的有机物质和重金属离子对环境以及人类健康造成巨大的威胁。
因此，寻找一种高效、经济、环保的废水处理技术显得尤为重要。
水热炭化技术作为一种近年来兴起的新兴技术，具有潜在的在废水处理领域的应用前景。
本文将探讨水热炭化技术的原理、应用和研究进展，为进一步推动废水处理技术的发展提供参考。
一、水热炭化技术的概述与原理1.1 概述水热炭化技术，又称为水热处理技术，是一种通过将废水或有机废弃物在高温高压下与水反应，从而转化为炭质产品的技术。
该技术具有高效、无需添加剂等优点，并且产生的产品可继续利用。
1.2 原理水热炭化技术是通过将废水或有机废弃物与水在高温高压下反应，通过热解和水解的作用，将有机物质部分转化为炭质产物。
在水热条件下，有机物质经过流化、裂解、重组等反应途径，生成含碳的固体产物。
同时，水热条件下还可实现有机物质和重金属离子的转化和沉淀。
最终，废水经过水热炭化处理后，产生的炭质产物可用于能源、土壤改良等方面。
二、水热炭化技术在废水处理中的应用研究进展2.1 废水处理应用案例水热炭化技术在废水处理领域的应用已经得到了很好的发展。
例如，某工业废水处理厂通过水热炭化技术将高浓度的废水中的有机物质转化为炭质产物，并将产物用于能源回收。
研究结果表明，废水经过水热炭化处理后，COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）等指标得到了有效的降低。
2.2 研究进展近年来，对水热炭化技术在废水处理中的应用进行了大量的研究。
研究者通过调节水热炭化反应的温度、压力、时间等参数，优化了废水处理效果。
同时，为了进一步提高水热炭化技术的效率和经济性，还进行了催化剂的引入等研究。
研究结果显示，催化剂的引入可以促进废水中有机物质的热解反应，提高废水处理效果。
三、水热炭化技术的优势与展望3.1 优势水热炭化技术在废水处理中具有以下优势：一是高效，可以将废水中的有机物质转化为可利用的炭质产物；二是无需添加剂，降低了处理成本和对环境的污染；三是可继续利用，产生的炭质产物可用于能源回收和土壤改良等方面。
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展
水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展引言：随着人口增长、工业发展和城市化进程加快，废水排放量逐年增加，给环境造成了巨大的压力。
传统的废水处理方法往往存在着处理效果不佳、占用土地面积大以及处理成本高等问题。
因此，开发一种高效、经济的废水处理技术显得尤为重要。
本文将重点介绍水热炭化技术及其在废水处理中的应用研究进展，探讨该技术的原理、优势以及未来的发展方向。
一、水热炭化技术的原理水热炭化技术是一种利用高温高压水热条件下，将生物质或有机废弃物转化为炭质产物的过程。
其主要原理是在水热条件下，生物质中的有机物质经过热解、溶解和重聚等反应，形成固态炭质产物。
这一过程中，水热条件的选择对产物的类型和性质具有重要影响，如高温高压条件下可获得水热合成气体，低温条件下可得到炭质产物。
二、水热炭化技术的优势1. 高效转化：水热炭化技术能够有效地转化有机废水中的有机物质，使其转化为炭质产物。
研究表明，在适当的水热条件下，有机废水中的有机物质可以被转化为高含碳、低含氧的固态产物。
2. 应用广泛：水热炭化技术可以处理多种类型的废水，包括生活废水、工业废水以及农业废水等。
不同类型的废水可根据其特性选择适当的水热处理条件，以获得良好的处理效果。
3. 能源回收：水热炭化技术在将有机废水转化为炭质产物的过程中，同时释放出有机气体。
这些有机气体可以被进一步利用，如作为燃料进行燃烧，从而实现能源的回收利用。
4. 简化工艺：相比传统的废水处理方法，水热炭化技术通常只需要较少的处理步骤，能够大大简化处理工艺。
同时，该技术可以在相对较低的温度和压力下进行，降低了能耗和运行成本。
三、水热炭化技术在废水处理中的应用研究进展1. 生活废水处理：近年来，研究人员将水热炭化技术应用于生活废水处理中。
实验结果表明，水热炭化技术能够有效去除生活废水中的有机物质，并降低水体中氮、磷等污染物的浓度，达到了国家排放标准。
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水热碳化研究现状及问题ppt
水热碳化研究是一门复杂的领域，是人们深入了解和有效利用地球的碳循环的一个基础性技术。
水热碳化研究包括水热碳吸收、溶剂体系研究、催化反应、微生物代谢作用等。
近年来，水热碳化研究取得了巨大的进步，学者们不仅有能力控制水热碳吸收，而且将其应用于实践的生态系统中。
这种地区改变的水热碳吸收反应比起物理学和化学过程而言更加复杂，受到了周边环境条件的影响。
另外，直接凝结水热碳化技术有助于碳吸收，通过控制水溶液环境和溶质的形式，为水热碳化研究奠定了良好的基础。
控制水溶液环境更有助于更深入地研究水热碳化中发生的化学反应。
除此之外，在这一领域的研究中，有必要严格确定水热溶剂的稳定性，以便于获得更有效的碳吸收过程。
在水热碳化研究领域，仍然存在很多问题和机遇要解决。
如何更好地了解水热化学反应中发生的化学反应以及水热碳吸收过程中受到影响的环境因素？如何将水热碳化技术应用到复杂的环境场合中，实现有效的碳吸收？如何有效利用水热碳化的技术改善土壤的质量？这些都是值得深入研究的问题，因此，未来的研究将有助于更深入地了解水热碳化的研究领域，创造更完善的碳吸收技术。