秸秆制备活性炭的研究开题报告

1. 研究目的与意义

活性炭具有发达的孔隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力等优点。随着我国人民生活水平的不断提高，随之产生的各种环境问题也不断尖锐起来。随着人们对环保问题的日益重视，各行业对活性炭的需求将逐年增加。我国主要使用木材为原料制作活性炭，但我国木材资源匮乏，所以寻找新的原料势在必行。

秸秆最大的特点就是多、廉价，但利用率低。我国是一个农业大国，农作物秸秆资源十分丰富，秸秆类生物质除了用于返田之外还有大量的剩余。近年来秸秆焚烧现象日益严重，对环境构成极大的危害，造成雾霾等环境污染现象，影响了人类的生存和健康。焚烧秸秆不仅污染环境，而且浪费了秸秆这一巨大的生物质资源。所以利用秸秆制备活性炭，不但可以解决大量秸秆综合利用的问题、环境问题，而且可以变废为宝，提高资源利用率。秸秆不仅来源丰富而且价格低廉，为企业的生产降低成本，从而实现企业与环境和谐共处的良好态势。

综上所述，利用秸秆来制备活性炭是具有意义与前景的。由于活性炭的吸附性能受到活化时的活化温度、活化时间以及活化剂等因素的影响，所以该实验旨在研究秸秆制备活性炭的最佳工艺条件，为秸秆的高值化利用提供理论和实践依据。

2. 国内外研究现状分析

我国的活性炭工业初创于50年代,60一70年代打基础,前30年经过马鞍形、螺旋式曲折发展历程,基本上建成了独立、完整、初具规模的工业体系;尤其是近20多年来得到了蓬勃的发展。

农林废弃物和木材类原料是目前研究较多的活性炭制备原料,而竹质原料和木质素的利用则增加了活性炭的原料范围,为活性炭的制备和利用提供了多种选择。由于原料的组成和结构差异,所制备的活性炭结构和用途差异也较大。一般来说,果核和果壳类原料制备的活性炭具有较高的比表面积和高度发达的微孔结构;农业残余物制备的活性炭硫含量极低,经常被用来处理水相溶液中的污染物,如不同种类的染料、重金属、除草剂和挥发性有机物。木材基活性炭多被用来去除污水中的染料、有机化合物和重金属,尤其对铜和铬具良好的去除效果。木材类原料制备的活性炭具有特殊的多孔结构,可以作为催化剂载体,这是木材类活性炭最具潜力的用途之一。竹质活性炭为天然环保型活性炭的开发、生产拓展了一条新路,竹质活性炭常被用来吸附存贮气体,如甲烷,同时也被广泛应用于电化学领域。木质素活性炭具有许多潜在的反应活性,通过不同的方法在其表面引入不同的活性基团,可以使活性炭具有不同的用途。不同原料制得的活性炭在不同用途中的作用机理差别较大,现有研究中有的方面达成了一致的观点,有些观点还存在很大的争议,需要在以后的研究中进行总结讨论。

目前,生物质制备活性炭的研究大部分还停留在实验室水平。以后的研究中,应该在活性炭制备的实验方面加大研究力度,同时也要考虑规模化工业生产中的应用,最大化地发挥生物质的资源化和商业化利用,为增加社会效益、经济效益和环境效益做出贡献。

3. 研究的基本内容与计划

本实验利用棉花秸秆为原料进行炭化得到秸秆炭料，并用物理活化法，以水蒸气为活化剂进行活化。通过单因素试验和正交试验对活化温度、活化时间和水蒸气用量这3方面因素进行研究。实验将对不同反应条件下得到的产物的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值作比较，确定调控活性炭性能的最佳工艺条件。

研究计划安排;1-4周，相关文献的查阅与实验方案拟定，5-8周炭化工艺实验研究，9-12周活化工艺的研究，13周以后论文的撰写与答辩。

4. 研究创新点

本实验的主要目的是以秸秆这类生物质为原料制备高性能活性炭。本研究在提高原料附加值以及回收的同时又降低了环境污染，减小了有害气体的排放，起到保护环境的作用，具有很好的经济、环保和社会效益。

作物和林业木材在生产加工过程中，产生了大量副产品，通常这些副产品作为废弃料被焚烧掩埋等处理，这不仅浪费了资源，而且污染环境。本实验利用农业废弃料秸秆作为原料，制备高性能活性炭，使秸秆得到高值化和资源化利用，变废为宝，为秸秆开拓了新的利用途径。

本课题特色是将农业废弃物变废为宝，在制造工艺的各项参数有一定的创新。