新型生物质碳材料的研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展一、引言随着人口的增加和工业化的进步，废水的排放和有机污染物的含量也呈现出快速增长的趋势。
有机污染物对人类健康和环境造成了严重的威胁，因此寻找高效、低成本的污染物去除技术是当务之急。
生物质炭作为一种新兴的材料，其制备方法、功能改性及在有机污染物去除方面的研究引起了广泛关注。
二、生物质炭的制备方法生物质炭是指通过热解生物质材料制备得到的炭材料，其主要来源包括农林废弃物、食品加工废弃物、城市固体废弃物等。
生物质炭的制备方法有物理法、化学法和生物质质炭的制备方法有物理法、化学法和生物法。
物理法包括干燥、碳化等步骤，化学法主要通过化学浸渍、热解等过程制备，生物法则是通过微生物的作用将生物质材料转化为生物质炭。
三、生物质炭的功能改性为了增强生物质炭的吸附性能和稳定性，研究人员对生物质炭进行了功能改性。
常见的改性方法包括活化、氧化、改性剂浸渍等。
活化是一种常用的改性方法，通过活化剂对生物质炭表面进行处理，可以增大生物质炭的孔隙结构，提高吸附容量。
氧化则是通过物理或化学方法引入一些含氧官能团，提高生物质炭对有机污染物的亲和力。
改性剂浸渍则是将一些具有特定功能的物质浸渍到生物质炭中，如金属氧化物、复合材料等。
四、生物质炭在废水处理中的应用生物质炭在废水处理中的应用主要体现在有机污染物去除方面。
生物质炭具有孔隙结构丰富、比表面积大的特点，使其具有良好的吸附性能。
研究表明，生物质炭对废水中的有机污染物具有高效、快速的去除能力。
生物质炭的孔隙结构和表面官能团可以与有机污染物发生吸附或化学反应，从而将其从废水中去除。
五、生物质炭在有机污染物去除中的机制生物质炭对有机污染物的去除机制包括吸附、化学反应和生物降解。
吸附是生物质炭与有机污染物之间的物理过程，主要依靠其孔隙结构和表面官能团吸附有机污染物。
化学反应则是生物质炭的表面官能团与有机污染物发生化学反应，形成新的化合物，从而将其去除。
生物质炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的研究进展
生物质炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的研究进展生物质炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的研究进展摘要：随着工业化进程的加快和人类活动的增加，水体中重金属污染日益严重。
其中，铅（Pb）作为一种常见的重金属污染物，对人类健康和环境造成了严重危害。
传统的水处理方法对于Pb的去除并不十分有效，且操作成本较高。
而生物质炭作为一种环境友好的材料，具有良好的吸附性能和可再生性。
本文综述了近年来生物质炭在去除水中重金属Pb(Ⅱ)方面的研究进展，包括其制备方法、吸附机理以及影响因素等方面的内容。
引言水是人类生活的重要资源，而重金属污染对水体的安全造成了严重威胁。
其中，铅是一种常见的水体重金属污染物，主要来自工业废水、冶炼尾矿、农药残留等。
铅在水体中的寿命较长，且具有高度的毒性，对人类健康和生态系统造成了严重的危害。
因此，高效去除水中的铅成为一项迫切需要解决的问题。
生物质炭的制备方法生物质炭是由生物质原料在高温无氧环境下炭化而成的一种材料。
生物质炭的制备方法多种多样，包括热解炭化法、活化法等。
其中，热解炭化法是将生物质原料在高温下进行干燥和炭化得到生物质炭。
而活化法是在炭化的基础上，利用化学活化或物理活化改善生物质炭的孔结构和表面性质。
生物质炭的吸附机理生物质炭作为一种吸附剂可以通过物理吸附和化学吸附两种机制去除水中的重金属。
物理吸附是指重金属以一种吸附剂与毒物物质之间的非化学键结合。
化学吸附是指重金属通过共价键形成化学键与吸附剂结合。
生物质炭具有丰富的孔结构和亲水性表面，提供了良好的吸附位点和吸附能力，从而使其对于重金属离子具有较高的吸附效果。
影响生物质炭吸附性能的因素生物质炭的吸附性能受到多种因素的影响，包括生物质原料、炭化温度、活化方法等。
生物质原料的不同会影响生物质炭的孔结构和表面性质，进而影响吸附性能。
而炭化温度的高低会影响生物质炭的石墨化程度和孔隙结构，进而影响吸附性能。
活化方法的不同会改变生物质炭的孔结构和表面性质，进而影响吸附性能。
生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展
生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展生物炭是一种由生物质在无氧或低氧环境下热解而成的固碳材料。
它具有具有孔隙结构、高比表面积和良好的化学稳定性等特点，因此被广泛应用于土壤改良和碳固定领域。
下面将对生物炭在土壤固碳方面的应用研究进展进行探讨。
首先，生物炭作为土壤改良剂可以提高土壤质量，增强土壤水分保持能力和肥力。
研究表明，生物炭可以增加土壤水分保持能力，减少土壤中的水分蒸发和流失。
它的孔隙结构可以增加土壤孔隙度，改善土壤通气性和保水性，提高土壤肥力和作物产量。
此外，生物炭还可以吸附和保持土壤中的营养物质，如氮、磷、钾等，减少营养物质的流失，提高土壤肥力。
因此，生物炭在土壤改良方面的应用有助于固碳并提高土壤质量。
其次，生物炭可以降低甲烷和氧化亚氮等温室气体的排放。
研究发现，生物炭可以吸附和稳定有机物质，使其不易分解为甲烷等温室气体的前体物质。
此外，生物炭还可以提高土壤中的微生物活性，促进土壤中的硝化和反硝化过程，从而减少氧化亚氮的产生和排放。
因此，生物炭在减少温室气体排放方面具有潜力。
此外，生物炭还可以延缓土壤有机碳的分解和氧化过程，将其长期储存在土壤中。
研究发现，生物炭具有较高的化学稳定性，可以在土壤中长期存在。
它的孔隙结构可以保护生物质和有机质免于微生物分解，延缓有机碳的氧化过程。
此外，生物炭具有很长的生命周期，可以将固定的碳长期储存在土壤中，有效减少大气中的二氧化碳浓度。
总之，生物炭作为一种固碳材料，在土壤固碳方面具有广泛的应用潜力。
它可以改善土壤质量和水分保持能力，减少温室气体排放，延缓有机碳的分解和氧化过程。
然而，生物炭的应用还面临一些问题，如生产成本高和施用量的确定等。
因此，还需要进一步的研究来解决这些问题，并推动生物炭在土壤固碳方面的更广泛应用。
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展首先，我们将介绍生物质炭的制备方法。
生物质炭可以通过两种主要方法制备：热解和活化。
在热解制备过程中，生物质经过高温加热，通过化学反应转化为炭。
而在活化制备过程中，炭材料经过化学活化处理，提高其孔隙结构和吸附性能。
这两种方法可以根据不同的实际需求选择，制备出具有不同性质和吸附能力的生物质炭材料。
其次，我们将介绍生物质炭的功能改性技术。
为了提高生物质炭的吸附性能和应用范围，研究人员对其进行了多方面的改性研究。
其中，物理改性主要包括结构调控、微波改性等方法，通过调节炭材料的孔隙结构和表面性质来改善其吸附性能。
化学改性主要涉及表面改性、功能化改性等方法，通过在炭材料表面引入不同的官能团，增加其与有机污染物的吸附亲和力。
这些改性方法不仅提高了生物质炭的吸附性能，还赋予了其更广泛的应用领域。
最后，我们将介绍生物质炭在废水中有机污染物去除方面的研究进展。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，可以有效去除废水中的有机污染物。
研究人员通过调控生物质炭的制备方法和改性技术，提高了生物质炭对废水中有机污染物的吸附能力和选择性。
同时，一些基于生物质炭的复合材料和新型吸附剂也被开发出来，有效提高了有机污染物的去除效率和处理能力。
此外，一些新颖的技术，如电化学氧化、光催化降解等，也与生物质炭结合应用在废水处理中，取得了显著的效果。
综上所述，生物质炭作为一种新型的吸附材料，在废水处理领域具有广阔的应用前景。
通过调控制备方法和改性技术，可以有效提高生物质炭的吸附性能和选择性，使其更好地应用在废水中有机污染物的去除中。
随着相关研究的不断深入和发展，相信生物质炭在环境保护和污染治理中将发挥越来越重要的作用综上所述，通过调节生物质炭的制备方法和改性技术，可以有效提高其吸附性能和选择性，从而使其在废水处理中更加广泛应用。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，能够有效去除废水中的有机污染物。
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展一、引言随着工业化进程的不断加速，废水中的有机污染物成为环境污染的主要源头之一。
有机污染物对自然环境和人体健康产生了严重威胁，因此，寻找高效、经济和环保的废水处理方法显得至关重要。
生物质炭作为一种可再生的吸附材料，近年来在去除废水中的有机污染物方面受到了广泛关注。
本文将从生物质炭的制备方法、功能改性以及在去除废水中有机污染物方面的研究进展进行综述和分析。
二、生物质炭的制备方法生物质炭的制备方法主要包括物理炭化法和化学炭化法两种。
物理炭化法是将生物质原料在高温下进行干燥、热解和炭化，如热解炭化、氧化炭化、催化炭化等。
化学炭化法则通过化学处理改变原料的结构，如酸活化法、碱活化法、氧活化法等。
不同的制备方法可以调控生物质炭的孔结构、比表面积和功能基团含量，从而影响其吸附性能和去除废水中有机污染物的效果。
三、生物质炭的功能改性为了提高生物质炭的吸附性能和去除废水中有机污染物的效果，研究人员进行了各种功能改性，包括物理改性、化学修饰和复合材料制备等。
物理改性主要通过改变生物质炭的孔结构和表面性质来提高其吸附性能，如孔径调控、焙烧和石墨化等。
化学修饰主要通过引入功能基团和有机修饰来增加生物质炭的亲水性和吸附性能，如酸碱改性、氧化改性和表面修饰等。
复合材料制备则通过将生物质炭与其他材料结合来提高其吸附能力和稳定性，如聚合物复合、金属氧化物复合和纳米材料包覆等。
四、生物质炭在去除废水中有机污染物方面的研究进展生物质炭在去除废水中有机污染物方面的研究主要包括吸附去除、催化氧化和生物吸附等方法。
吸附去除是最常见和有效的废水处理方法，生物质炭具有较高的比表面积和丰富的孔结构，能够高效吸附废水中的有机污染物。
催化氧化方法则是通过引入催化剂或光催化剂来增强生物质炭的氧化性能，从而使有机污染物更易被氧化降解。
生物吸附利用生物质炭的亲水性和亲菌性来吸附废水中的有机污染物，同时生物膜中的微生物也可以参与有害物质的降解和转化。
生物炭制备方法及其应用的研究进展
生物炭制备方法及其应用的研究进展生物炭制备方法及其应用的研究进展引言：生物炭是一种通过高温无氧热解生物质制得的碳质副产品，其具有高孔隙度、大比表面积和孔径可调等特点。
因此，生物炭在农业、环境保护和能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将综述生物炭制备方法及其在农业、环境保护和能源利用方面的研究进展。
一、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括热解和气化两种。
1. 热解法热解法是将生物质放置在封闭的容器中进行高温无氧热解，从而生成生物炭。
热解法主要分为固体热解和液体热解两种方法。
固体热解法的步骤包括颗粒处理、真空干燥、缩小颗粒尺寸、热解和冷却等。
常用的固体热解设备有木屑炭化炉、橡胶炭化炉和稻壳炭化炉等。
液体热解法主要是在有机溶剂中对生物质进行热解。
具体步骤包括溶解生物质、热解和产出生物炭。
常用的液体热解方法有溶剂溶解法、水蒸气热解法和微波热解法等。
2. 气化法气化法是将生物质在高温下与气体反应，产生可燃气体和生物炭。
气化法主要分为固体气化和液体气化两种方法。
固体气化是将固体生物质与气体（如氢气、氧气等）或蒸汽进行反应。
常用的固体气化设备有气流气化炉、床式气化炉和流化床气化炉等。
液体气化是将生物质与液体（如超临界水、液氨等）反应，产生气体和生物炭。
液体气化法主要有湿法气化和超临界流化床气化等方法。
二、生物炭在农业中的应用1. 土壤改良剂生物炭具有多孔性和高比表面积，能够增加土壤的保水性和通气性，改善土壤结构。
此外，生物炭中的微量元素和有机质有助于植物生长和养分吸收。
因此，生物炭被广泛应用于土壤修复、农作物生产和园艺种植等领域。
2. 肥料添加剂生物炭可以与肥料混合使用，提高肥料的利用率和吸附性能。
生物炭能够吸附肥料中的养分，延缓养分释放速度，并减少养分流失。
此外，生物炭还能调节土壤pH值，提高土壤酸碱性，改善肥料的利用效果。
三、生物炭在环境保护中的应用1. 污水处理剂生物炭具有吸附性能，能够有效去除废水中的有机物、重金属和氮磷等污染物。
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展一、概述生物炭，一种由生物质在缺氧或完全缺氧的条件下经高温热解产生的富含碳素的固态物质，近年来在环境、农业、能源等多个领域引起了广泛关注。
其独特的物化特性，如高孔隙度、大比表面积和优异的吸附性能，使得生物炭在土壤改良、污水处理、大气净化、能源储存等方面展现出巨大的应用潜力。
随着对生物炭研究的深入，改性生物炭的概念也应运而生。
改性生物炭是在原始生物炭的基础上，通过物理、化学或生物等手段，进一步优化其性能，拓宽其应用领域。
本文旨在综述生物炭及其改性产物的制备方法，以及它们在农业、环境保护、能源储存和材料科学等领域的应用研究进展，以期为生物炭的进一步开发利用提供科学依据。
1. 生物炭与改性生物炭的定义与特性生物炭（Biochar）是一种由生物质在缺氧或低氧条件下经过热解或气化等热转化过程生成的炭化材料。
它具有丰富的孔隙结构和优良的吸附性能，是一种重要的环境材料和能源载体。
生物炭的主要成分是碳，除此之外还含有氢和氧等元素，这些元素的含量取决于热裂解方法和炭化最终温度，而与原料类型关系不大。
随着炭化温度的升高，生物炭中碳元素的含量增加，而氢和氧的含量则相应降低。
改性生物炭则是在生物炭的基础上，通过物理、化学或生物方法进行改性处理，以进一步改善其吸附性能、提高其对特定污染物的去除能力或赋予其新的功能特性。
改性生物炭的制备方法多种多样，包括酸处理、氧化处理、还原处理、热处理、负载金属或纳米颗粒等。
生物炭及改性生物炭具有多种优良特性，如高比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能、稳定性强、环境友好等。
这些特性使得生物炭及改性生物炭在农业、环保、能源等领域具有广泛的应用前景。
例如，在农业领域，生物炭可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长在环保领域，生物炭及改性生物炭可以用于污水处理、废气处理、固废处理等，有效去除污染物，提高环境质量在能源领域，生物炭可以作为可再生能源的载体，用于生产生物燃气、生物油等。
新型生物质碳材料的研究进展
新型生物质碳材料的研究进展摘要: 碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展。
本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道。
关键词: 生物质;碳纤维;活性碳纤维;碳分子筛碳材料以其优良的耐热性能、高导热系数、良好化学惰性、高电导率等优点,被广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航空等领域。
近年来,由于化石资源的短缺,碳材料的发展和应用受到了限制。
生物质资源如林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源植物等属于可再生资源而成为化石资源的替代品,而且大部分生物质资源都含有丰富的碳元素,成为制备各种碳材料的丰富原料。
自碳材料诞生起,以可再生的生物质资源为原料制备各种碳材料一直都是研究者关注的重点.。
1. 新型生物质碳材料目前,研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛。
1．1 生物质碳纤维碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量90%以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下炭化而制得。
作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料。
由于其特有的高比强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、低热膨胀等特殊性能,已成为发展航天航空等尖端技术和军事工业必不可少的新材料。
目前碳纤维制备方法主要有有机纤维法和气相生长法。
以各种生物质原料为前驱体的碳纤维,其制备大多采用有机纤维法,即采用不同的有机纤维为原料,经纺丝、氧化、炭化、石墨化、表面处理、上胶、卷绕及包装,分别制得各种不同性能的碳纤维和石墨纤维。
1．2 生物质活性碳纤维活性碳纤维(activatedcarbonfiber,ACF)是将碳纤维及可炭化纤维经过物理活化、化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的功能型碳纤维。
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展近年来，随着环境污染问题的严重性不断凸显，人们对于废水处理技术的需求与日俱增。
生物质炭因其独特的表面性质和良好的吸附能力，成为了一种备受研究关注的废水处理新材料。
本文将就生物质炭的制备方法、功能改性技术以及其在废水中有机污染物去除方面的研究进展进行综述。
一、生物质炭的制备方法生物质炭是通过热解处理生物质材料制得的一种炭材料。
热解过程中，生物质中的有机物会分解成炭质，而无机物则会以矿物质的形式保留在炭中。
生物质质料的种类、处理温度和处理时间等因素都会对炭材料的结构和性质产生一定的影响。
传统的生物质炭制备方法包括焙烧、炭化和碳化等。
此外，随着科技的不断发展，一些新兴的方法如微波热解、高压热解和化学热解等也被应用于生物质炭的制备中。
二、生物质炭的功能改性技术生物质炭的表面性质主要由其孔隙结构和化学性质决定，因此，通过改变其表面性质可以提高其吸附性能。
功能改性技术包括物理改性和化学改性两大类。
物理改性主要通过表面活性剂、离子交换和表面修饰等方式来调节生物质炭的表面活性和孔隙结构。
而化学改性则是通过引入一些活性基团，如羧基、氨基和亲水基等，来增强生物质炭的亲水性和特定吸附性能。
此外，生物质炭还可以与其他材料进行复合改性，如与金属氧化物、聚合物等进行复合来改变其物理和化学性质，提高其吸附能力和稳定性。
三、生物质炭在废水中有机污染物去除方面的研究进展生物质炭由于其独特的孔隙结构和高度的表面积，具有优异的吸附性能，能够有效去除废水中的有机污染物。
有机污染物的吸附行为主要受到生物质炭的孔隙结构、表面化学性质和溶液条件等因素的影响。
研究表明，生物质炭对于大部分有机污染物具有较好的吸附能力，如苯系化合物、酚类物质、染料和农药等。
此外，生物质炭还可以与其他材料如氧化石墨烯、纳米金和金属/金属氧化物复合材料等进行组合使用，以提高废水处理效果。
生物质基炭材料的设计、制备及其电化学性能研究
生物质基炭材料的设计、制备及其电化学性能研究生物质基炭材料的设计、制备及其电化学性能研究随着环境问题的突出和可再生能源的迫切需求，生物质基炭材料作为一种可持续性、可再生性能源材料备受关注。
在本文中，我们将探讨生物质基炭材料的设计、制备方法以及其电化学性能的研究进展。
首先，生物质基炭材料的设计是基于生物质资源的特性和应用需求进行的。
生物质作为一种可再生性原料，具有丰富的来源、低成本和可持续性等优势。
通过选择不同种类的生物质资源，如木材、植物秸秆和废弃物等，可以设计出具有不同性能和功能的生物质基炭材料。
此外，生物质基炭材料中的孔隙结构也是设计的重要方面。
可以通过控制炭化条件和添加活化剂等方法，实现对生物质基炭材料孔隙结构的调控，从而提高其吸附性能和储能性能。
其次，生物质基炭材料的制备方法通常包括两个步骤：炭化和活化。
炭化是将生物质原料经过高温处理，使其失去非碳元素，得到炭质产物的过程。
活化是在炭化产物的基础上，通过引入活化剂进行处理，增加其孔隙结构和表面积。
生物质基炭材料的制备方法主要包括热处理、气相活化和化学活化等。
热处理是将生物质原料加热至高温，使其发生热解反应，生成炭质产物。
气相活化是在炭化产物中引入气体活化剂，通过气体分子与碳质表面发生反应，形成更多的微孔结构和孔隙。
化学活化是在炭化产物中添加化学活化剂，通过其与碳质表面的化学反应，增加碳质的孔隙结构。
这些方法可以单独应用，也可以结合使用，以得到理想的生物质基炭材料。
最后，我们将讨论生物质基炭材料的电化学性能研究进展。
生物质基炭材料被广泛应用于电化学领域，如超级电容器和锂离子电池等。
在超级电容器中，生物质基炭材料具有高比表面积、良好的导电性和可逆的离子吸附/解吸附能力，能够实现高能量存储和快速充放电的性能。
在锂离子电池中，生物质基炭材料作为负极材料，具有高容量和良好的循环稳定性。
通过调控生物质基炭材料的孔隙结构和表面性质，可以进一步提高其电化学性能。
生物质炭的制备 功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
2、表面官能团：改性生物炭表面含有多种官能团，如羧基、羟基、酚羟基 等，这些官能团可与重金属离子和有机污染物发生相互作用，提高吸附效果。
3、生物活性：改性生物炭具有生物活性，能够通过微生物作用进一步降解 有机污染物，提高水处理效果。
二、纳米零价铁的改性
纳米零价铁的改性旨在提高其物理化学性质，以优化其在废水处理中的应用 效果。常见的改性方法包括表面改性、结构改性和复合改性。表面改性是通过改 变纳米零价铁的表面性质，以提高其吸附性能和反应活性；结构改性则是通过改 变纳米零价铁的内部结构，以提高其稳定性和反应速率；复合改性则是将纳米零 价铁与其他物质进行复合，以形成具有新特性的复合材料。
生物质炭的制备
生物质炭是由生物质在限氧条件下热解得到的产物。制备生物质炭的工艺流 程包括原料收集、破碎、干燥、炭化、活化等环节。其中，原料的种类、炭化温 度和活化条件等对生物质炭的性能具有显著影响。常见的生物质炭化设备有固定 床、移动床和流化床等。
在废水处理领域，生物质炭具有独特优势。首先，生物质炭具有丰富的孔结 构和比表面积，有利于吸附废水中的有机污染物。其次，生物质炭具有良好的生 物活性，可促进微生物的繁殖与代谢，提高废水处理效果。最后，生物质炭的制 备原料来源广泛，可实现废弃物的资源化利用，降低处理成本。
在反应机理方面，生物质炭对废水中有机污染物的吸附主要通过物理吸附和 化学吸附完成。物理吸附主要取决于分子间作用力，而化学吸附则涉及活性炭表 面的官能团与污染物分子发生化学反应。此外，生物质炭表面的微生物作用也是 去除有机污染物的重要途径之一。
在优化工艺方面，研究者们通过改进生物质炭的制备方法、优化改性条件和 反应参数等手段提高其去除有机污染物的效果。例如，采用复合活化剂制备生物 质炭，可改善其孔结构和表面性质；优化曝气条件和投加量，可提高生物质炭的 吸附效率；结合其他水处理技术，如臭氧氧化、电化学等，可实现废水中有害物 质的协同去除。
生物炭制备技术及其应用研究
生物炭制备技术及其应用研究生物炭是以生物质为原料制备而成的炭质材料，它具有优异的物理化学性质和环保特性，可以广泛应用于农业、环保、能源、工业等领域。
生物炭制备技术作为一门新兴的研究领域，不断地取得了重要的进展，本文将深入探讨生物炭制备技术及其应用研究。
一、生物炭制备技术的发展现状生物炭制备技术是以生物质材料为原料，通过热解、氧化、碳化等工艺，将其转化为一种具有六边晶系结构的多孔炭质材料。
生物炭制备技术的研究起源于20世纪70年代，其发展与生物质能的利用有着密不可分的关系。
近年来，生物炭制备技术得到了广泛的研究和应用。
在制备工艺方面，常见的制备工艺有物理活化法、化学活化法和热解碳化法等。
其中，物理活化法和化学活化法的生产成本较高，不适合大规模生产，而热解碳化法具有工艺简单、成本低等优点，广泛应用于产业化生产。
二、生物炭的物理化学性质生物炭具有良好的物理化学性质，其主要表现在以下几个方面：1、孔隙度大：生物炭中具有丰富的微孔和中孔，孔隙度可以达到90%以上，对吸附、固定有机物质和饱和物具有优异的能力。
2、吸附能力强：生物炭具有独特的物理吸附和化学吸附能力，可吸附大量的有机和无机物质，如重金属离子、有机染料、氨气等。
3、稳定性高：生物炭与环境中的水和氧气反应缓慢，其稳定性高，有减少甲烷排放、改善土壤质量、防止土壤侵蚀等作用。
三、生物炭的应用研究生物炭具有广泛的应用前景，其主要应用领域包括：1、土壤改良：生物炭可以促进土壤微生物的繁殖、增加土壤有机质含量、提高土壤水分储存能力和保持力，改善土壤质量和增产增收。
2、生态修复：生物炭可以吸附重金属离子、有机污染物等，净化大气、土壤和水体环境。
3、农业生产：生物炭可以制成有机肥料，替代化学肥料，提高农产品的品质和产量，减少农业对环境的污染。
4、新能源开发：生物炭具有良好的燃烧性能和储能能力，可广泛应用于生物质燃气、生物质热能等领域。
四、未来展望生物炭制备技术及其应用研究具有重要的现实意义和前景，其发展不仅有助于推动我国生物质资源的高效利用，还能够改善环境，促进可持续发展。
《2024年生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展》范文
《生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展，废水中的有机污染物问题日益严重，对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。
生物质炭作为一种新型的环境友好型材料，因其具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和良好的吸附性能，被广泛应用于废水中有机污染物的去除。
本文将就生物质炭的制备方法、功能改性及其在去除废水中有机污染物方面的研究进展进行综述。
二、生物质炭的制备生物质炭的制备主要采用热解法，即通过高温处理生物质原料得到炭材料。
制备过程中，原料的选择、热解温度、热解时间、气氛等因素都会影响生物质炭的性能。
目前，常用的生物质原料包括农业废弃物（如秸秆、稻草等）、林业废弃物（如木屑、树皮等）以及一些工业废弃物。
三、生物质炭的功能改性为了提高生物质炭的吸附性能和拓宽其应用范围，研究者们开展了大量的功能改性研究。
功能改性主要包括物理改性和化学改性。
（一）物理改性物理改性主要通过调整生物质炭的孔隙结构、比表面积和表面官能团等物理性质来改善其吸附性能。
常见的物理改性方法包括炭化、活化、模板法等。
（二）化学改性化学改性则是通过引入其他元素或官能团来改变生物质炭的化学性质。
例如，通过氧化、还原、硝化等方法，可以在生物质炭表面引入含氧、含氮等官能团，从而提高其对有机污染物的吸附能力和选择性。
四、去除废水中有机污染物的研究进展生物质炭因其独特的物理化学性质，在去除废水中有机污染物方面表现出良好的应用前景。
研究表明，生物质炭能够有效地吸附废水中的多种有机污染物，包括染料、农药、油类等。
此外，生物质炭还可以通过改性后具有更强的选择性吸附能力，针对特定类型的有机污染物进行高效去除。
五、未来展望尽管生物质炭在去除废水中有机污染物方面取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题需要解决。
首先，生物质炭的制备过程中需要进一步优化工艺参数，以提高其性能和降低成本。
其次，虽然功能改性可以提高生物质炭的吸附性能，但如何实现高效、环保的改性方法仍需进一步研究。
生物质炭产品研究报告
生物质炭产品研究报告生物质炭产品研究报告一、项目背景随着全球能源危机的愈演愈烈，各国开始加大对可再生能源的研究和利用。
生物质炭作为一种新型的可再生能源材料，具有广泛的应用前景。
本报告对生物质炭产品进行研究，探讨其生产方法、性能特点以及应用前景。
二、研究方法本研究报告采用文献调研和实验分析相结合的方法，通过查阅相关文献资料，总结已有的研究成果，同时进行实验探索。
三、生物质炭的生产方法生物质炭的生产方法主要包括碳化、炭化和活化。
碳化是将生物质材料加热至高温条件下使其分解为炭素的过程；炭化是通过加热碳化得到的物料，进一步去除其中的有机物质，提高纯度；活化是炭化物料与活化剂接触，使其表面发生孔洞结构的形成。
四、生物质炭的性能特点1.高热值：生物质炭具有较高的热值，可作为燃料使用。
2.多孔性：生物质炭具有较高的孔隙度和内外表面积，具有良好的吸附性能。
3.生态环保：生物质炭的制备过程中不产生二氧化碳等有害物质，符合环保要求。
五、生物质炭的应用前景1.能源利用：生物质炭可以作为固体燃料替代煤炭和木材，用于家庭取暖、工业供热等领域。
2.环境治理：生物质炭可以应用于土壤修复、水质净化等方面，具有很好的环境治理效果。
3.农业利用：生物质炭可以用作土壤改良剂，提高土壤肥力。
4.其他领域：生物质炭还可以用于电池、高效催化剂等领域。
六、结论生物质炭作为一种新型的可再生能源材料，具有广泛的应用前景。
通过合理的生产方法，可以得到高热值、多孔性和环保的生物质炭产品。
生物质炭的应用前景包括能源利用、环境治理、农业利用等多个领域。
然而，目前仍存在一些技术难题需要解决，例如生产成本较高、性能稳定性等。
因此，在生物质炭产品的开发和应用过程中，还需要进一步加强研究和开发。
制备及应用生物质炭的研究现状与发展前景
制备及应用生物质炭的研究现状与发展前景生物质炭是一种由生物质物料经高温热解得到的碳化产物。
它具有高孔隙度、大比表面积、良好的化学稳定性和环境友好性等优良性质，因此在各领域受到越来越广泛的应用。
本文将对生物质炭的制备方法、性质特点及应用前景进行探讨。
一、生物质炭的制备方法当前，生物质炭的制备方法较为多样化，常见的制备方法有炭化法、热解法和氧化还原法等。
（一）炭化法炭化法是将生物质物料置于密闭的炭化器中，通过触媒的作用使生物质物料热解产生炭化产物的一种方法。
其主要特点是操作简单，能够制备出质量稳定、孔隙度大的高品质生物质炭。
炭化法主要分为干燥炭化法和湿法炭化法两种。
（二）热解法热解法是通过在高温下将生物质物料热解得到生物质炭的一种方法。
热解的过程中，生物质物料中的有机物热解分解，形成固体和气体产物。
热解法可以分为燃烧加热法、间接加热法和微波热解法等。
（三）氧化还原法氧化还原法是一个新型的生物质炭制备方法，该方法主要是通过将生物质物料置于具有气氛控制功能的炉膛中，利用氧化还原反应使生物质物料得到炭化。
氧化还原法制备的生物质炭具有比表面积大、孔隙分布均匀等优点。
二、生物质炭的性质特点生物质炭具有一系列的性质特点，如高孔隙度、大比表面积、低密度和吸附能力强等。
（一）孔隙度高生物质炭具有高孔隙度的特点，孔径径向分布规律，正孔大、孔壁厚且分布均匀，同时具有适宜的孔径分布。
孔隙度高的的生物质炭在吸附、催化等方面表现出更好的活性和选择性。
（二）比表面积大生物质炭具有大比表面积的特点，通常比表面积在500-3000平方米/g之间，因此其对气体、液体的吸附和分离能力更强。
具有良好的吸附性能，是一种很好的吸附材料。
（三）低密度生物质炭的密度较低，通常在0.2-0.6g/cm³之间。
这使得生物质炭能够在比重相当或略小于吸附物的情况下，获得较高的吸附容量。
（四）吸附能力强生物质炭的吸附能力非常强，在吸附有机物、重金属、放射性物质、乙二醇等方面表现出优良的效果。
生物炭应用技术研究
生物炭应用技术研究随着科学技术的发展，生物炭作为一种新型材料，其独特的性质和广泛的应用逐渐受到人们的。
生物炭是由生物质经过热解或气化制得的炭素材料，具有多孔性、高比表面积和良好的吸附性能。
本文将详细探讨生物炭的应用技术研究，希望为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1、生物炭的概念和特点生物炭是以生物质为原料制备的一种炭素材料，其制备过程主要涉及热解或气化。
生物炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积，这使得它具有优异的吸附性能和反应活性。
此外，生物炭还具有来源广泛、可再生、可生物降解等优点，使其在多个领域具有广泛的应用前景。
2、生物炭在环保领域的应用生物炭在环保领域具有重要作用。
作为一种高效的吸附剂，生物炭可用于水中重金属离子和有机污染物的去除。
同时，生物炭还可以用于土壤修复，改善土壤环境，提高土壤肥力。
研究表明，生物炭可以提高土壤中微生物的活性，促进土壤营养元素的循环利用。
3、生物炭在医学领域的应用生物炭在医学领域也有着广泛的应用。
生物炭具有优异的生物相容性和生物可降解性，可用于药物载体、组织工程和再生医学等领域。
以生物炭为载体的药物制剂，可以提高药物的生物利用度和疗效，降低不良反应。
同时，生物炭在肿瘤治疗、伤口愈合和骨组织工程等方面也有着重要的应用。
4、生物炭在工业领域的应用在工业领域，生物炭也具有广泛的应用。
由于生物炭具有较好的吸附性能和反应活性，可作为一种高性能的吸附剂和催化剂。
在化工、能源、水处理等领域，生物炭可用于有毒有害物质的去除、废水处理、能源生产等方面。
同时，生物炭还可用于制备高分子材料、纳米材料等领域。
5、生物炭与其他相关技术的比较与其他相关技术相比，生物炭具有其独特的优势。
例如，与活性炭相比，生物炭具有更高的比表面积和孔隙结构，吸附性能更为出色。
同时，生物炭的制备成本低廉，可再生，具有更好的环境友好性。
与合成炭相比，生物炭具有更好的生物相容性和生物可降解性，更适用于医疗、环保等领域。
生物炭在农村生活污水处理工程中的研究进展与应用前景
生物炭在农村生活污水处理工程中的研究进展与应用前景生物炭在农村生活污水处理工程中的研究进展与应用前景随着农村人口的增加和农村经济的发展，农村生活污水处理变得越来越重要。
传统的生活污水处理方法存在着处理效果不佳、占地面积大、运行成本高等问题。
而生物炭作为一种新型的污水处理材料，具有良好的吸附性和吸附容量，逐渐引起了研究者的兴趣。
本文将介绍生物炭在农村生活污水处理工程中的研究进展以及其应用前景。
一、生物炭的制备方法生物炭主要通过生物质炭化制备而成，其制备方法主要有热解和气化两种。
热解法是将生物质放置于高温条件下，在无氧或贫氧的环境中进行炭化。
气化法则是在高温和高压气氛下，将生物质转化为燃气和生物炭。
二、生物炭的性质与特点1. 物理性质：生物炭具有多孔结构，具有较大的比表面积和孔容，能够提供较大的吸附表面，使其具有较高的吸附能力。
2. 化学性质：生物炭表面有丰富的羟基、羧基、酮基和氨基等官能团，可以与污水中的有机物、重金属等物质发生反应，并发挥吸附作用。
三、生物炭在农村生活污水处理中的应用1. 吸附剂：生物炭具有较强的吸附能力，可以有效去除农村生活污水中的有机物、重金属等污染物质。
研究表明，生物炭对酚类、酸性染料等有机物和铅、镉等重金属具有良好的吸附性能。
2. 生物滤池填料：将生物炭使用为生物滤池的填料，可以提高污水的生物降解能力，加快有机物的降解速度。
同时，生物炭能够提供良好的微生物吸附基质，促进好氧菌和厌氧菌的生长繁殖，提高污水处理效果。
3. 植物培养基质：生物炭可以作为植物的生长基质，在农村生活污水处理中与植物配合使用，实现生物修复和植被修复。
生物炭具有良好的保水性和保肥性，提供植物生长所需的养分和水分，同时可以吸附和促进土壤中的微生物生长繁殖。
四、生物炭在农村生活污水处理中的应用前景目前，生物炭在农村生活污水处理工程中的应用还处于研究和试验阶段，尚未广泛应用于实际工程。
然而，从目前的研究进展来看，生物炭在农村生活污水处理中具有巨大的潜力和应用前景。
生物质炭对土壤氮素循环的影响及其机理研究进展
生物质炭对土壤氮素循环的影响及其机理研究进展一、综述生物质炭作为一种富碳产物，近年来在农业和环境领域引起了广泛关注。
其高度的物理稳定性、生物化学抗分解性以及较大的比表面积和多孔结构等优良特性，使生物质炭在改善土壤理化性质、提高养分利用率以及碳封存等方面展现出巨大的应用潜力。
特别是在土壤氮素循环方面，生物质炭的添加被认为能够有效改善土壤氮的形态分布，减少氮素的损失，并对土壤氮素转化关键过程和相关功能微生物产生积极影响。
随着研究的深入，生物质炭对土壤氮素循环的影响机理逐渐揭示。
生物质炭通过改变土壤的物理化学性质，如提高土壤孔隙度、增加有机质含量等，为土壤微生物提供了更适宜的生存环境，从而促进了土壤微生物的繁殖和氮素转化过程。
生物质炭的特殊孔隙结构和功能性基团对氮素具有较强的吸附和固定作用，能够减少氮素的流失和挥发，提高土壤氮素的利用效率。
生物质炭对土壤氮素循环的影响还体现在对氮素转化关键过程和相关功能微生物的调控上。
生物质炭能够影响土壤中的硝化作用、反硝化作用以及氮素的固定和释放等过程，进而改变土壤氮素的形态和分布。
生物质炭还能够影响土壤微生物的群落结构和多样性，促进有益微生物的生长和繁殖，抑制有害微生物的活动，从而维护土壤生态系统的平衡和稳定。
生物质炭对土壤氮素循环的影响是多方面的，其机理涉及土壤物理化学性质的改变、氮素转化过程的调控以及土壤微生物群落结构的变化等多个方面。
目前关于生物质炭对土壤氮素循环影响的研究尚存在许多不足和争议，如生物质炭的添加量、施用方式以及其对不同土壤类型和作物的影响等仍需进一步研究和探讨。
未来研究应继续深入探索生物质炭对土壤氮素循环的影响机理，为其在农业生产、环境修复等领域的应用提供更为科学、合理的依据。
1. 生物质炭的定义与特性是一种由富含碳的生物质（如木材、秸秆、果壳等）在无氧或缺氧环境下，经过高温热解或碳化处理而生成的固体炭质材料。
这一过程也被称为生物质的热化学转化，其中涉及的主要反应包括生物质组分的分解、炭化以及芳香化等。
生物炭的革新及其应用研究
生物炭的革新及其应用研究一、引言生物炭是以生物质作为原料，通过一系列的物理和化学处理方法得到的一种固体材料。
从生产和使用的角度来看，生物炭是一种高效的能源和绿色的环境保护材料。
随着人们对环境保护和可持续发展的重视，生物炭的应用范围越来越广泛，可以用于农业、造纸、能源、环境污染治理、固体废物处理、建筑材料等领域。
本文旨在探讨生物炭的革新和应用研究。
二、生物炭的革新1. 制备技术生物炭的革新首先体现在制备技术的进步上，目前主要采用的方法包括物理活化法、化学活化法、热解法和微生物法等。
其中，物理活化法和化学活化法是应用最为广泛的制备技术，具有高效、低成本、可持续等优点。
2. 原料选择生物炭的原料主要来自于农业废弃物、林业废弃物、城市垃圾、畜禽粪便等，目前已经有越来越多的新型原料得到了应用，如生活垃圾、饮用水处理废弃物等。
通过对原料的多样化选择，生物炭产业得到了新的发展机遇。
3. 表面改性表面改性是指在生物炭表面附加有机物或无机物，以改善生物炭的各种性质，如表面反应性、亲水性、亲油性等。
这种方法可以使生物炭的应用范围更加广泛，如在废水处理中，通过将菌株固定在生物炭表面进行生物降解；在环境污染治理中，通过在生物炭表面添加催化剂等物质，使其具有更好的吸附性能。
三、生物炭的应用研究1. 农业领域生物炭可以作为肥料、土壤改良剂等应用于农业领域。
它可以吸附和蓄水，促进微生物活动，提高土壤通气性和保水性，增强植物的生长能力和抗逆性。
同时，生物炭还可以减少农作物生长过程中产生的温室气体排放，促进生态环境的可持续发展。
2. 能源利用生物炭的能源利用主要包括生物质燃气化、热解、燃烧等方法。
生物炭在这些过程中可以作为固体燃料和活性材料，可以替代煤炭和其他化石燃料，从而减少温室气体排放和环境污染。
3. 环境污染治理生物炭可以吸附有机污染物、重金属和放射性物质等有害物质，从而在环境污染治理中得到了广泛的应用。
例如，生物炭可以作为废水处理剂、土壤修复剂、空气净化剂等。
《2024年生物炭改性及其应用研究进展》范文
《生物炭改性及其应用研究进展》篇一摘要：生物炭作为可持续资源与气候变化、农业环境等多方面关系密切。
本文详细分析了生物炭的改性方法和原理，同时介绍了其在农业生产、环境污染治理及资源可持续利用等多个领域的应用研究进展。
旨在为读者提供一个全面的视角，了解生物炭改性及其应用领域的发展现状和未来趋势。
一、引言生物炭是生物质经过热解、气化或碳化等过程所形成的固态碳质材料。
随着全球气候变化和资源紧缺问题日益突出，生物炭因其独特的物理和化学性质，在环境保护、农业增产和资源循环利用等方面展现出巨大的潜力。
本文将重点探讨生物炭的改性方法及其在不同领域的应用研究进展。
二、生物炭的改性方法及原理生物炭的改性是指通过物理、化学或生物等方法，改善其表面性质、孔隙结构或化学组成，以提高其应用性能的过程。
主要的改性方法包括物理活化、化学活化及生物改性等。
1. 物理活化：通过高温处理或物理手段增大生物炭的比表面积和孔隙结构，从而提高其吸附性能。
2. 化学活化：利用化学试剂与生物质在热解过程中发生反应，生成具有特定功能的改性生物炭。
3. 生物改性：通过微生物或酶的作用，改变生物炭的表面性质和化学组成，增强其与环境的相容性。
三、生物炭在农业生产中的应用研究进展1. 土壤改良：生物炭可以改善土壤结构，提高土壤保水性和肥力，促进作物生长。
2. 农药缓释：通过生物炭的吸附和缓释作用，可以控制农药的释放速度，减少农药对环境的污染。
3. 有机废弃物处理：利用生物炭的吸附性能，处理畜禽粪便、城市垃圾等有机废弃物，实现资源化利用。
四、生物炭在环境污染治理中的应用研究进展1. 污水处理：生物炭具有良好的吸附性能，可以用于处理含重金属、有机物等污染物的废水。
2. 大气污染治理：通过生物炭的吸附和固定作用，减少大气中的颗粒物、二氧化碳等污染物的排放。
3. 土壤修复：生物炭可以改善受污染土壤的理化性质，促进土壤中污染物的降解和修复。
五、资源可持续利用领域的应用研究进展1. 能源生产：生物炭可以作为固体燃料或与其它能源材料复合使用，提高能源利用效率。
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新型生物质碳材料的研究进展摘要: 碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展。
本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道。
关键词: 生物质;碳纤维;活性碳纤维;碳分子筛碳材料以其优良的耐热性能、高导热系数、良好化学惰性、高电导率等优点,被广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航空等领域。
近年来,由于化石资源的短缺,碳材料的发展和应用受到了限制。
生物质资源如林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源植物等属于可再生资源而成为化石资源的替代品,而且大部分生物质资源都含有丰富的碳元素,成为制备各种碳材料的丰富原料。
自碳材料诞生起,以可再生的生物质资源为原料制备各种碳材料一直都是研究者关注的重点.。
1. 新型生物质碳材料目前,研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛。
1．1 生物质碳纤维碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量90%以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下炭化而制得。
作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料。
由于其特有的高比强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、低热膨胀等特殊性能,已成为发展航天航空等尖端技术和军事工业必不可少的新材料。
目前碳纤维制备方法主要有有机纤维法和气相生长法。
以各种生物质原料为前驱体的碳纤维,其制备大多采用有机纤维法,即采用不同的有机纤维为原料,经纺丝、氧化、炭化、石墨化、表面处理、上胶、卷绕及包装,分别制得各种不同性能的碳纤维和石墨纤维。
1．2 生物质活性碳纤维活性碳纤维(activatedcarbonfiber,ACF)是将碳纤维及可炭化纤维经过物理活化、化学活化或两者兼有的活化反应所制得的具有丰富和发达孔隙结构的功能型碳纤维。
常使用的活化剂是水蒸气和二氧化碳(CO2)或两者同时使用。
活性碳纤维多用作吸附材料、催化剂载体、电极材料等。
有别于作为增强体的碳纤维ACF的力学性能并不高,不能用作结构材料件;但由于比一般活性碳有着更为优越的孔隙结构和形态,成为各国积极开发的第三代活性碳吸附材料。
1．3生物质碳分子筛碳分子筛(carbonmolecularsieves,简记CMS)是在20世纪末期发展起来的一种具有较为均匀微孔结构的碳质吸附剂材料。
它具有接近被吸附分子直径的楔形狭缝状微孔,能够把立体结构大小有差异的分子分离开来。
作为碳质吸附剂,CMS与活性碳在化学组成上并没有本质区别,但是CMS的孔隙率远低于活性碳,其孔隙以微孔为主,微孔孔径分布集中在013～110nm范围内。
碳分子筛的吸附分离是基于动力学效应,主要是其孔径分布可使不同的气体以不同的速度扩散进入其中的孔隙中,而不会排斥混合气体中的任何一种气体。
碳分子筛已经用于空气分离制氮、催化剂载体、脱除天然气中的杂质CO2和H2O、色谱的固定相,从焦炉气、高炉气等气体中回收氢气等方面。
碳分子筛的制备工艺因原材料的不同而存在差异。
以生物质为原料的、粒状CMS的制备路线如图1。
在CMS的制造过程中,炭化、活化和调整孔径都很重要,如果活化出的孔径过大则不利于进一步的碳沉积调孔,过小则在碳沉积的过程中会将小孔堵死,所以控制好工艺条件活化出适当的孔径,有利于进一步的碳沉积缩孔。
2．新型生物质碳材料的研究现状2．1 生物质碳纤维早在1850年英国人Swon就用棉、竹等天然纤维制造碳丝,主要用于灯泡的灯丝,从而成为研制黏胶碳纤维的前驱。
Peng等采用天然高相对分子质量纤维素为原料,制备了高强高模Lyocell纤维,并用此作为碳纤维原丝,成功制得了强度优于黏胶基碳纤维的Lyocell 基碳纤维。
张慧慧等制备了不同含量炭黑填充的Lyocell纤维用做碳纤维原丝,制备出强度和模量分别为018GPa和70GPa的含炭黑填充的Lyocell基碳纤维(Wuetal.,2002)。
日本群岛大学的大谷教授在昭和42年研制成木素基碳纤维,最初使用的木质素都是造纸中得到的硫代木质素(KP木质素)和木质素磺酸盐(SP木质890MPa木素基碳纤维。
由于蒸汽爆破法操作简单,获得的生物质没有污染,相对其他方法获得的木素制备碳纤维更经济、有利。
Kadla等(2002)在研究木素基碳纤维的制备过程中发现,木素与聚乙烯混合后有利于其纺丝,而且可以制备出抗拉强度在400～550MPa之间、弹性摸量在30～60GPa之间的碳纤维。
利用纤维素、木素等生物质原料制备碳纤维时,必须将其从生物质原料中分离出来加工成碳纤维原丝,制备工艺复杂,污染严重。
日本Tsujimoto(1985)将乙酰化木材溶于苯酚,加入固化剂,加热可生成具有较好拉丝性的树脂化溶液,以100m・min-1 的速度拉丝后并以一定速率加热使其硬化,900℃炭化制备出与通用的沥青碳纤维强度相当的木材基碳纤维,实现了木材整体制备碳纤维。
Okabe等(2005)也用废旧木材生成的木材酚醛树脂,通过“聚合物混合方法”在165～185℃下熔融纺成纤丝,并对形成的纤丝稳定化处理后,在1000℃通N2保护下炭化1h制备成碳纤维。
Yoshida等(2005)对淀粉基碳纤维也做了研究,淀粉与苯酚的质量比为1∶3的混合物在硫酸催化剂下制备成生物质酚醛树脂,该树脂纺丝后浸泡在HCHO的酸性溶液中于95℃保持24h使纤维固化,中和、水洗后烘干,在N2气中900℃炭化1h得到淀粉酚醛基碳纤维。
2．2 生物质活性碳纤维最早报道ACF研制成功的是Abbott于1962年研制成功黏胶基ACF,1972年Arons和Macnair等人研制成功酚醛基和黏胶基ACF(沈曾民,2003)。
在随后的ACF研究、开发和应用的几十年间,人们尝试了用各种生物质原料来制备ACF。
Uraki等(2001)利用针叶材醋酸木素在220℃离心式纺丝机上纺丝,热稳定化后的纤维在N2中1000℃炭化后,900℃用水蒸气活化处理制备出活性碳纤维,40min活化,具有比阔叶材更大的比表面积,活化时间延长,其比表面也更大。
Asakura等(2004)用针叶材和阔叶材纤维通过炭化、CO2活化制备出具类似活性碳纤维的短的中空纤维状活性碳,针叶材纤维状活性碳主要由微孔组成,阔叶材纤维状活性碳的孔隙分布较广,有微孔、中孔和大孔。
研究发现水和甲苯蒸汽在这些纤维状活性碳中的吸附数量比商业用的活性碳纤维的吸附数量要高。
Okabe等(2005)也曾成功地对液化木材利用“聚合物混合方法”制备的碳纤维,在800℃用水蒸气活化进一步制成木材活性碳纤维。
我国的岳中仁等(1996)将剑麻纤维在350℃以上半炭化后,浸渍KOH,于850℃在N2保护下热处理,制备出得碳率高和比表面积较高的剑麻基活性碳纤维。
研究发现活化前的预处理对最终活化产物的形态、结晶结构和化学组成均有影响。
半炭化温度最好控制在原纤维大量失重的温度以上,才能得到纤维形态的碳;与水蒸气活化相比,KOH活化的纤维其微晶尺寸较小,纤维的灰分也较少。
陈水挟等(2000)通过水蒸气活化制成剑麻基活性碳纤维,并研究了不同染料分子在剑麻基活性碳纤维上吸附速度差异较大,结晶紫的吸附速度比亚甲基蓝或铬蓝黑R慢得多。
亚甲基蓝和铬蓝黑R双组分共存时,其吸附速度与单组分时的相近,但初始阶段亚甲基蓝的吸附比铬蓝黑R快得多。
由于染料的分子尺寸与ACF的微孔大小相近,染料在活性碳纤维上的吸附速度与染料分子的尺寸及活性碳纤维的孔结构密切相关。
李顺如等(2002)利用原材料丰富易得的农副产品———薯渣研制成ACF,主要是将薯渣经碱化,低含水状态下300℃气氛炭化,炭化产物用浓度为35%的ZnCl2处理,800℃活化制备出活性碳纤维,该活性碳纤维对水中苯酚的吸附达90%以上。
同时提出可利用金属化合物对该活性碳纤维改性,改善其表面化学结果和孔状结构,进一步提高其吸附性能。
2．3 生物质碳分子筛生物质原料本身富含挥发分,低灰、结构均一,对于碳分子筛的制备非常有利。
生物质碳分子筛研究较多的是采用植物的坚硬果壳来制备(Huetal.,1995;Xuetal.,1996;Tanetal.,2004)。
Nguyen等(1995)以 Macadamia果壳为原料,经过活化造孔、碳沉积缩孔和再活化开孔制备出孔容为0119cm3・g-1 、孔径在0137～0149nm之间的碳分子筛,并成功地用于CS2和C5H12的分离。
Hayashi(1999)研究利用棕榈壳制备出碳分子筛,通过控制炭化温度来调孔,发现900℃和1000℃制备的该碳分子筛适合分离CO2和CH4,700℃制备的适合分离C3H8和C3H6。
Hu等(1995)用少量的KOH浸渍炭化的胡桃壳后高温热解、改性后生成孔隙大小在015nm的碳分子筛。
夏志勇等(1998)以我国海南椰壳为原料进行了空分用碳分子筛的制备研究。
对椰壳进行预处理干燥后,经一次炭化、破碎、成型后再进行预处理和孔调变处理,制得了空分性能与进口产品接近的碳分子筛产品。
海南椰壳在450℃后热分解已渐趋完全,进一步提供炭化温度至800℃有助于在碳分子筛产品中形成有效地分离O2/N2的孔隙结构;炭化温度超过800℃后,产品碳分子筛的空分性能变差,主要由于碳料中的微孔在高温下过分收缩,使得吸附O2分子的有效孔容减少的缘故。
Youssef(1981)对农业废弃物如甘蔗渣等通过用氯化锌和水蒸气活化制备出活性碳,未活化的木炭虽然具有分子筛的性能,但其吸附性能较差。
灰分含量低的活性碳的吸附性能较好,并且能够被用做分子筛。
Christner等(1993)对纤维素前驱体碳分子筛做了专门研究,纤维素的结晶区和无定性区确定碳分子筛的性能。
研究发现,结晶区和非结晶区各占50%的纤维素530℃获得的碳分子筛对可以分离正丁烷和CO2,但却对异丁烷几乎很难分离。
Bello等(2002)将桉树木炭粉与有机胶黏剂混合后在CO2中热处理制成碳分子筛,通过测量CO2和CH4在室温条件下的吸附动力评价该碳分子筛的性能。
同时研究发现,随着升温速度的增大和活化时间的缩短,桉树碳分子筛的吸附选择性要求更高。
Kita等(2002)、Koga等(2005)将从木素中相分离方法获得的lignocresol高温热解制成大约厚度为400nm的碳分子筛膜,通过减少分子筛膜的厚度增加气体的渗透率,热解温度对膜的性能影响比较大,600℃获得的膜气体分离性能最好,35℃时测得该碳分子筛膜CO2ΠN2、O2ΠN2、H2ΠCH4、CO2ΠCH4的分离系数分别为50、8、290、87。
3．总结与展望以丰富的生物质资源开发研制新型碳材料将能缓解由于化石资源的枯竭而带来的工业和民用材料的短缺。