有关生物炭与活性炭的调研

回转炉炉膛温度预热至700℃后加入100 g油茶壳炭，升温至规定的温度后，通入由额定流量的水汽化而成的过热水蒸汽进行活化，到规定的活化时间后取出油茶壳活性炭，冷却至室温后称重待测。 （3）结果与讨论

原料油茶壳的水分、灰分、苯醇抽出物、综纤维素及木质素的分析测定如表1所示。从表5看出，油茶壳含有45. 46%的木质素和31. 54%的综纤维素，可以作为活性炭生产的原料。

表5原料用油茶壳的基本性质(%)

（4）油茶壳干馏的结果

在最终温度为450℃、干馏时间为4. 5 h的条件下，油茶壳炭的得率为原料用油茶壳重量的30. 24 %，所得油茶壳炭的水分、灰分、挥发分、固定碳的测定结果分别为:0.7%，5.1%， 18.2%和6.68%。与生产活性炭所使用的木炭相比较，其挥发分和固定碳的含量相近，但灰分含量较高。 （5）油茶壳炭活化的结果

将上述油茶壳炭在不同的活化温度、活化时间及水蒸汽用量条件下进行活化，并对产物油茶壳活性炭的吸附性能进行了测定，结果见表6

表6 活化条件对油茶壳活性炭质量的影响

结果表明，当反应温度为850℃、反应时间为2.5 h，水蒸气用量为210 g时，制备的活性炭比表面积最高(935 m2/g)。

Rio等[21]以城市污泥热解炭(600℃，1 h)为原料，采用二氧化碳活化法制备活性炭。结果表明，当反应温度为900℃，活化时间为30min，二氧化碳流速为2.8 L/min时，得到的活性炭比表面积最高(260 m2/g)，并且主要是微孔和中孔结构。

Azargoha和Dalai以热解炭为原料，采用氢氧化钾活化法制备活性炭，考察活化温度、碱料比和载气流速等对活性炭性能的影响[22]。

结果表明，当活化温度为812.5℃，碱料比为1.63:1，载气(氮气)流速为165m3/g时，活性炭比表面积高达1578 m2/g;提高反应温度和载气的流速有利于反应向正方向进行，即促进热解炭与氢氧化钾之间的反应，并有利于微孔结构的生成。

Hameed等[23]以藤条碎屑为原料热解后(700℃，1 h)与氢氧化钾按质量比1:1混匀后升温活化，发现当活化温度为850℃，活化时间为2h时，得到的活性炭比表面积最大(1083 m2/g)。

Tan等[24]以油棕搁弃物为原料热解后(700℃,2 h）与氢氧化钾按照质量比1:1混匀后持续升温至850℃，通入二氧化碳进一步活化处理2 h,得到的活性炭比表面积为1354 m2/g。

4结论分析

通过对相关文献调研，得出以下结论。

（1）快速热解炭比表面积远小于同种原料同等温度下慢速热解制备的热解炭；热解

反应温度对热解炭比表面积的影响更为显著，较高的热解反应温度和较长的气相停留时间有利于提高比表面积和微孔结构的产生。

（2）活化剂的选择是热解炭制备活性炭的关键技术，制备热解炭的原料及工艺对最终的活性炭产品的比表积面及孔结构有显著影响。

（3）不同原料热解炭制备的活性炭孔隙结构差异显著，通常以果壳或木质材料热解得到的热解炭为原料制备的活性炭比表面积较高、微孔结构更丰富，而以草本植物或废轮胎等其它生物质热解后得到的热解炭为原料制备的活性炭则以中孔结构为主，微孔所占的比例较小。如木质热解炭为原料制备的活性炭比表面积通常高于500 m2/g，而废轮胎热解炭活化后比表面积在130－310 m2/g之间。

（4）结果表明，随着热解反应温度和活化温度的升高、活化时间和水蒸气用量的增加，活性炭的吸附能力逐渐增加，但生产成本也会随之上升。

（5）热解炭高效利用的前提是需要具有好的孔结构特性和低的灰分含量。

参考文献

[1]V. Chiodo, G. Zafarana, S. Maisano, S. Freni, F. Urbani.Pyrolysis of different biomass: Direct comparison among Posidonia Oceanica, Lacustrine Alga and White-Pine[J].Elsevier ,2015,Fuel 2016: (164) :220–227. [2] Bhavya B. Krishna, Rawel Singh, Thallada Bhaskar.Effect of catalyst contact on the pyrolysis of wheat straw and wheat husk[J].Elsevier ,Fuel 2015 (160): 64–70.

[3] Meyer, S.; Glaser, B; Quicker, P. Technical, economical, and climate-related aspects of biochar production technologies: A literature review[J]. Environmental science & Technology 2011, 45(22),9473-9483.

[4]王涛.整包秸秆的微波热解特性研究 [D].山东：山东大学，2008.

[5] Azargohar R，Dalai A K． Steam and KOH activation of biochar: Experimental and modeling studies［J］. Microporous andMesoporous Materials，2008，110( 2-3) : 413-421.

[6] Joyleene T Yu，Amir Mehdi Dehkhoda，Naoko Ellis． Development of biochar-based catalyst for transesterification ofcanola oil［J］． Energy and Fuels，2011，25: 337-344.

[7]Amir Mehdi Dehkhoda，Alex H West，Naoko Ellis． Biochar based solid acid catalyst for biodiesel production［J］．Applied Catalysis A: General，2010，382( 2) : 197-204.

[8]尹倩倩，王树荣.生物质快速热裂解炭的分析及活化研究[J].应用基础与工程科学学报,2013,21(1):2-3.

[9]王 琦． 生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究［D］． 杭州: 浙江大学，2008 . [10]解立平，林伟刚，杨学民.废弃物越活化炭吸附性能的影响因素[J].新型炭材料，2006,21(1):156-160.

[11] 李勤, 金保升,黄亚继, 仲兆平, 李斌, 孙宇.水蒸气活化制备生物质活性炭的实验研究[J].东南大学学报，2009,39（05）：2-4.

[12]张文标， 章卫钢， 李文珠 .竹粉活性炭的制备及性能研究[J].竹子研究会刊，2010,（04）. [13] 张维燕，张睿，谢应波，张传祥，成果，凌立成.炭化温度对活化炭孔结构及电化学性能的影响[J].炭素,2009(1):28-36.

[14]刘洪波，张红波，伍恢，刘明俊,常俊玲.竹节制备高比表面积活化炭的研究屈炭墨材料学术会论文集[C].2000(62):338-344.

[15] 胡志杰，李淳.水蒸气活化法制备稻壳活性炭的研究[J].生物质化学工程,2007(05).

[16] 王琼，严建华，池涌，文世恩，张志霄，马增益，岑可法.废轮胎热解炭的分析及其活化特性的研究[J].燃料化学学报，2004 (32): 301-306.

[17] Sricharoenchaikul V, Pechyen C, Ahtong D. Preparation and Characterization of ActivatedCarbon from the Pyrolysis of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Waste[C]. International Conferenceon Bioenergy Outlook,Singapore,April 26-27,2007.

[18]苌柳娜.化学活化法制备活性炭/纳米碳掺杂材料的研究[D].北京：北京化工大学，2012. [19]冒海燕. 微波活化生物质炭制备,结构与吸附性能研究[D].南京：南京林业大学，2013. [20]周建斌, 张齐生.油茶壳制活性炭的研究[J].林业科技开发,2003(5):1-2.

[21] Rio S, Faur-Brasquet L, Coq L, Le-Cloirec P. Production and Characterization of AdsorbentMaterials from an IndustrialWaste[J]. Adsorption,2005,11:793-798.

[22]Azargohar R, Dalai AK. Biochar As a Precursor of Activated Carbon[J]. Applied Biochemistry andBiotechnology,2006,129-132,:762-774.

[23] Hameed;B.H;Mohd Din; A.T; Foo; C.Y; Ahmad; A.L. 21 .Adsorption of Methyl Violet Dye onto Acid Modified Activated Carbon:Isotherms and Thermodynamic Analyses,2008,8.

[24]Tan IAW, Hameed BH. Equilibrium and kinetic studies on basic dye adsorption by oil palm fibreactivated carbon[J]. Ahmad Chemical Engineering Journa1,2007,127:111一119.