生物质基活性炭的制备及其对CO2的吸附研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，活性炭对co2的吸附及解吸在工业上得到广泛的应用。一方面，在大气环境保护领域，人类过度使用煤炭、石油和天然气等化石燃料，并且直接排放大量的co2到大气中，致使大气中co2的浓度升高，是导致气候变暖的主要原因。另一方面co2又具有非常重要的工业应用价值，能够广泛应用于食品、化工等领域，例如食品的生产、烟丝膨胀剂、合成尿素和甲醇等 ，是合成许多化工产品的工业原料气，因此对co2进行吸附分离、回收利用有很重要的意义，活性炭是该过程重要的吸附剂之一。 活性炭主要是以木屑、各种果壳（椰子壳、杏壳、核桃壳等）、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，通过热化学加工而得到的具有发达的多孔结构、优异的吸附性能、良好的化学惰性和导电性等优点的炭质吸附材料，广泛应用于食品、制药、化工、环保、军事及突发化学污染事故救助等领域，是国民经济发展和人们生活中不可或缺的产品，涉及到数万亿元工业产值。

20 世纪初，rapheal von ostrejko于1900年申请了英国专利b.p.14224和b.p.18040，首先研究开发了co2和水蒸气活化反应生产具有吸附能力的活性炭，并且成功应用于防毒面具中。1911年,奥地利的fanto公司和荷兰norit公司首先生产糖液脱色用粉状活性炭。时至今日，世界活性炭已有数百种产品，已经成为现代工业、生态环境和人们生活中不可或缺的炭质吸附材料。我国活性炭工业起步于20世纪50年代，高速发展则在80年代以后。尤其是改革开放以来，经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高使得活性炭的应用越来越受到人们的重视，生产量不断增长，出口量也逐年上升。我国活性炭生产企业已由20世纪80年代初的几十家增加到目前的1000余家；活性炭年总产量也由初期的约1万吨增加到2011年的55万吨，占全球生产总量的1/3，已成为名副其实的世界活性炭第一生产大国和出口大国。吸附净化是活性炭应用的最重要方面，如对经过生物发酵或者合成技术生成的食品、药品和保健品的脱色精制，有机溶剂和油品油气的回收和纯化，饮用水和废水净化处理，突发的化学品（如松花江污染）或重油（油船泄漏）对江河水源污染的吸附急救等方面。同时，活性炭的热惰性和化学惰性使得其具有良好的再生性能，可以循环使用，降低运行成本，节约资源。

2. 研究的基本内容与方案

（1）本项目旨在以三种生物质花生壳、核桃壳、碧根果壳为原料,koh为活化剂制备活性炭。首先优化碱炭比和不同活化温度下活性炭的制备条件,得出制备活性炭吸附co₂的最佳参数,对比研究活性炭的物理结构、化学性质和吸附行为,然后结合co₂的特点,对活性炭进行氨基改性,调控表面化学性质,增加其吸附效果。采用静态实验方法，考察活性炭对co₂的吸附性能，研究活性炭与吸附质之间的构效关系,并明确吸附机理。

(2)a.广泛查阅国内外数据库相关文献不少于40篇，其中外文文献不少于10篇；

b. 每周做好周记，详细的记录实验过程；

3. 研究计划与安排

第1周～第9周：查阅相关文献，熟悉生物质基活性炭材料吸附co₂的研究现状和发展趋势，完成开题报告，并进行探索实验研究。

第10周～第13周：在获取活性炭材料的最佳制备工艺基础上对活性炭进行氨基改性,考察活性炭对co₂的吸附性能，研究活性炭与吸附质之间的构效关系,并探讨其吸附co₂的机理。

第13周～第15周：撰写并修改毕业论文，准备论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙康.果壳活性炭孔结构定向调控及应用研究[d].中国林业科学研究院,2012.

[2]简相坤.活性炭孔结构特征对二氧化碳吸脱附性能影响关系研究[d].中国林业科学研究院,2013.

[3]简相坤,刘石彩,边轶.活性炭对co₂的吸附与解吸研究进展[j].生物质化学工程,2012.