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生物质流化床制备颗粒活性炭技术研究的中期报告

本文介绍了生物质流化床制备颗粒活性炭技术研究的中期报告。

一、研究背景

活性炭是一种具有高度负载能力、高表面积和强吸附能力的材料，广泛应用于污水处理、空气净化、食品加工等领域。传统生产活性炭的方法通常使用矿物质作为原料，存在资源消耗过大及环境污染问题。因此，利用可再生生物质作为原料制备活性炭具有重大意义。

流化床反应器是一种高效、低能耗、可连续操作的反应器。在流化床反应器中，固体颗粒在气体流动的作用下发生剧烈的运动，使得反应物与固体之间的传质和反应速率大大提高。因此，生物质流化床制备颗粒活性炭技术具有很大潜力。

二、研究内容及目标

本研究采用生物质为原料，利用流化床反应器制备颗粒活性炭。具体研究内容包括原料的选择、流化床反应器的构建与优化、反应条件的研究与优化以及制备活性炭的性能测试等。

本研究的目标是获得制备颗粒活性炭的最优工艺条件，并对制备的活性炭进行性能测试，包括比表面积、微观孔径分布、吸附性能等。

三、研究进展

1.原料的选择

本研究选择了常见的生物质原料，包括木材、椰壳和稻壳等。经过实验比较，椰壳和稻壳是较为适宜的原料，因为它们的含水率较低、挥发分含量较高，有利于制备活性炭。

2.流化床反应器构建与优化

本研究采用了直径为30cm的圆柱形流化床反应器，反应器底部设置了分布式进气孔和反应床高度计，以便对流化床状态进行实时监测。针对生物质颗粒易熔化的特点，研究了反应器预热、气体流量、床层高度等反应条件对反应器运行状态的影响，并优化了流化床反应器的操作条件。

3.反应条件的研究与优化

本研究对反应温度、反应时间、活性剂种类和比例等参数进行了研究。结果表明，反应温度为700℃、反应时间为2h、活性剂种类为氢氧化钾、活性剂用量为原料质量的5%是较为适宜的反应条件。

4.制备的活性炭性能测试

本研究对制备的活性炭进行了比表面积、微观孔径分布和吸附性能等性能测试。结果表明，制备的活性炭比表面积为1252.3m2/g，大多数孔径分布在1～2nm之间，对甲苯的吸附量达到了20.06mg/g。

四、结论

本研究采用生物质为原料，利用流化床反应器制备了颗粒活性炭。通过对反应条件进行研究和优化，制备的活性炭具有较高的比表面积和吸附性能，具有很大的应用潜力。