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湿地植物生物质高性能活性炭制备技术  
我有意向    2019-09-06    浏览:126  
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项目概况:

活性炭作为一种多孔材料,由于其具有发达的孔径结构和丰富的表面官能团,所以广泛应用于国民经济部门和人们的日常生活。活性炭不仅可用于液相脱色,上下水净化,气相吸附,溶剂回收,空气净化;还可用于催化剂的合成,作为贵金属催化剂的载体。寻求新原料制备高性能的活性炭具有重要的意义。

湿地植物在冬季出现枯萎的现象,若不及时收割,会导致基质阻塞和腐烂等问题。当前湿地植物秸秆大多通过焚烧和填埋的方式进行处理,利用率低且污染环境。本项目技术在研究过程中发现,湿地植物秸秆具有孔结构发达、碳含量高等特点,故采用湿地植物秸秆作为生产活性炭的原料,既能解决湿地植物秸秆利用率低、污染环境的问题,又能降低活性炭的生产成本,废物利用。

本技术采用新型的改性方法和活化方法:首先,采用表面改性的方法来提升活性炭的吸附性能;其次,采用原位改性的方法,节约成本,简化工艺,提升活性炭性能;再次,使用新型活化剂,实现一步法直接活化生产目标活性炭,使其具有特定孔径结构和官能团。

本项目技术制备出的新型活性炭,比表面积高,表面官能团丰富,对重金属、有毒有害有机污染物具有高效的吸附性能。以植物生物质为原料制备活性炭,过程简单,速度快,制备成本低,产品性能优异,具有良好的实用性能。

技术创新:

(1)采用湿地植物作为生产原料:收割枯萎的湿地植物作为生产活性炭的原料,不仅提高人工湿地的运行效率,保护环境;而且节约制炭成本,能够生产出性能优异的活性炭。

(2)采用表面改性方法:表面氧化法(通过添加硝酸或双氧水,使活性炭表面氧化),金属离子表面负载法(通过向活性炭负载铁、锰、铝等金属离子来实现负载),物理辅助改性法(通过超声波震动等手段来实现改性)等方法对活性炭进行改性,以提高活性炭性能。

(3)采用原位改性法:掺杂改性法(通过在活化剂中添加季戊四醇等手段改性)等方法对活性炭进行原位改性,节约时间,优化工艺,简化设备。

(4)使用新型活化剂:磷酸酯,硼酸锌,硅酸钾等新型活化剂的使用,来实现一步法直接活化生产目标活性炭,使其具备特定孔径结构和官能团。

技术优势:

(1)生产工艺简单,技术条件要求低,生产成本低;

(2)生产出的活性炭具有较大的比表面积(大于1000 m2/g)和丰富的表面官能团(大于4.0 mmol/g);

(3)生产出活性炭性能优异,吸附碘值和吸附亚甲基蓝值相比当前市面上的活性炭提高50~70%。对重金属和有机污染的吸附效果提升40~60%。

市场前景:

近年来,全球活性炭消费量持续快速增长,发展潜力巨大。传统需求方面,预计2015年全球活性炭需求总量在600万吨左右,市场总额达到约100亿美元,国内贡献约50%的需求量;潜在需求方面,未来全球工业环保(重金属排放等)、家居/汽车环保(甲醛、异味等)、自来水净化、食品饮料精制等领域,将可能使得活性炭的需求出现爆发性增长。

本项目技术所生产出的湿地植物活性炭,不仅技术条件可以完全满足生活、生产的要求,其性能较当前市面上的活性炭有较大的提升,而且生产成本低廉,生产工艺简单,具有乐观的市场前景。



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