Процессы термической переработки рисовой шелухи при получении активированного углеродного материала и их аппаратурное обеспечение

Нгуен Мань Хиеу
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………………… 4
ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ ………………………………………………………………………………………………………. 14
1.1 Области применения рисовой шелухи……………………………………………………… 14
.2 Производство диоксида кремния из золы рисовой шелухи ………………………. 18
1.3 Производство активированного угля из рисовой шелухи …………………………. 27
1.4 Комплексная переработка рисовой шелухи ……………………………………………… 40
1.5 Применение активированного угля………………………………………………………….. 45
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ …………………………. 51
2.1. Объекты исследования …………………………………………………………………………… 51
2.2 Методы анализов, используемые при проведении исследований ……………… 66
ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ И ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ИЗ КАРБОНИЗАТА . 71
3.1 Исследование процессов термического разложения рисовой шелухи……….. 73
3.2 Состав и структура карбонизата после термической обработки рисовой шелухи в аргоне……………………………………………………………………………………………. 79
3.3 Процессы выделения диоксида кремния из продукта карбонизации рисовой шелухи…………………………………………………………………………………………………………. 82
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АКТИВАЦИИ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА, ПОЛУЧЕННОГО ПОСЛЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ИЗ КАРБОНИЗАТА…………………………………………………………………… 95
4.1 Исследование процесса парогазовой активации карбонизата …………………… 96
4.2 Исследование процесса химической активации карбонизата ………………….. 101
4.2.1 Исследование влияния состава и массового количества активатора в смеси на выход и содержание углерода в материале…………………………………. 105 4.2.2 Исследования влияния состава и массового количества активаторов в смеси на площадь удельной поверхности полученного материала ……………. 116
3
4.2.3 Исследование влияния температуры активации на площадь удельной
поверхности полученного материала ……………………………………………………….. 121
4.2.4 Исследование влияния времени активации на площадь удельной поверхности полученного материала ……………………………………………………….. 123
4.2.5 Исследования изменения параметров пористой структуры углеродного материала, полученного из карбонизата после выделения диоксида кремния и химической активации …………………………………………………………………………….. 126
4.3 Исследования адсорбционных свойств полученного активированного углеродного материала ……………………………………………………………………………….. 132
4.3.1 Очистка воды от органических примесей …………………………………………. 132
4.3.2 Адсорбция диоксида углерода………………………………………………………….. 134
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АППАРАТА КАРБОНИЗАЦИИ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ И РАЗРАБОТКА АППАРАТУРНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ……………………………………………………………….. 139 5.1 Описание аппаратурно-технологической схемы …………………………………….. 141
5.2 Исходные данные для расчета процесса карбонизации рисовой шелухи … 144
5.3 Последовательность расчета материальных и тепловых потоков печи для сжигания рисовой шелухи…………………………………………………………………………… 146
5.4 Последовательность расчета материальных и тепловых потоков печи кипящего слоя для карбонизации рисовой шелухи………………………………………. 151
5.5 Методика конструктивного расчета аппарата КС …………………………………… 153
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………… 159
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………… 162
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………… 166
ПРИЛОЖЕНИЕ А Соглашение о международном сотрудничестве ………….. 185
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт об использованиии результатов исследований…….. 189

Перед интенсивно развивающейся Социалистической Республикой Вьетнам в настоящее время стоят две острые проблемы: утилизация большого количества рисовой шелухи и очистка воды и воздуха от загрязняющих веществ. Первая связана с высокими темпами производства риса, которое достигло в 2016 году 45 млн. тонн, и образования при его переработке ~20%мас. рисовой шелухи. Вторая заключается в отставании исследований и внедрения разработок в области производства эффективных сорбентов, применение которых способствует улучшению экологической обстановки от совершенствования мероприятий по очистке воды и воздуха от вредных примесей в агропромышленном комплексе Вьетнама. Кроме этого, активированный углеродный материал из рисовой шелухи также может найти применения в химических источниках электрического тока и других областях, где требуются высокопористые углеродные материалы.
Решать обозначенные проблемы позволяет комплексный подход к переработке рисовой шелухи с одновременным производством востребованных материалов – сорбентов на основе активированного углеродного материала и диоксида кремния. Выбор методов переработки рисовой шелухи базируется на исследовании состава органической и неорганической части сырья, который для различных регионов выращивания риса (Китай, Индия, Вьетнам, Казахстан, Российская Федерация) варьирует в широких пределах. Тип исходного сырья может влиять на качество получаемых углеродных материалов, степень развития в них пористости и механическую прочность. Вместе с тем публикации в этом направлении исследований для шелухи риса, выращенного в северных районах Вьетнама, в периодической литературе отсутствуют.
До настоящего времени работы по использованию и утилизации рисовой шелухи во Вьетнаме проводились по двум направлениям:
– сжигание шелухи риса с выработкой тепловой и электрической энергии;
5
– получение диоксида кремния из минеральной составляющей рисовой шелухи.
Системные исследования в области получения активированного углеродного материала активацией карбонизата твердыми карбонатами калия и натрия не проводились и сведения о них в литературных источниках отсутствуют. Вместе с тем данное направление является перспективным с точки зрения установления технологического потенциала сырья для получения новых материалов. В связи с этим исследования, направленные на изучение состава рисовой шелухи и, на его основе, выбора процессов ее термической переработки с получением активированного углеродного материала и их аппаратурного обеспечения являются актуальными.
Степень разработанности темы
Переработка рисовой шелухи в активированный углеродный материал проводятся научными коллективами Института химии Дальневосточного отделения РАН (Л.А. Земнухова, В.И. Сергиенко, Г.А. Федорищева, А.Г. Егоров, Е.Д. Шкорина, А.Н. Холомейдик), Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстана (С.В. Ефремова, И.С. Сухарников, А.В. Бунчук), Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (П.М. Елецкий, В.А. Яковлев, В.Н. Пармон), Химического колледжа Цзилиньского университета, Китай (Yan Liu, Yupeng Guo, Wei Gao, Zhuo Wang, Yuejia Ma, Zichen Wang), Department of Environmental Technology, Central Leather Research Institute, Adyar, Chennai, Tamil Nadu, India (L.J. Kennedy, J.J. Vijaya, G. Sekaran) и Department of Chemistry, Indian Institute of Technology Roorkee, India (V.K. Gupta).
Работа выполнена в рамках исследований по теме «Стабилизация технологии производства активированного угля из рисовой шелухи Вьетнама» в рамках государственного проекта 09/2012/HĐ-NĐT (12/2012-12/2014).

6
Объект исследования: технология и аппаратурное обеспечение получения
активированного углеродного материала из шелухи риса, выращенного в северных районах Вьетнама.
Предмет исследования: процессы термического превращения углеводородсодержащей части рисовой шелухи при карбонизации и активации материала с применением твердых активаторов.
Цель работы: определение оптимальных параметров процессов термической переработки рисовой шелухи (карбонизация рисовой шелухи и активация углеродного материала, полученного после выделения SiO2 из карбонизата, с использованием твердых активаторов – карбонатов калия и натрия) и разработка аппаратурно-технологической схемы получения активированного углеродного материала.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Получение данных о составе шелухи риса, выращенного в северных районах Вьетнама и определение путей ее переработки для получения активированного углеродного материала.
2. Определение влияния условий проведения процесса пиролиза рисовой шелухи на элементный состав и пористую структуру карбонизата.
3. Определение параметров процессов выщелачивания (концентрация раствора гидроксида натрия, соотношение NaOH/карбонизат, температура) и осаждения (концентрация HCl) диоксида кремния, при которых достигается максимальная степень извлечения SiO2 из карбонизата.
4. Определение зависимости площади удельной поверхности, адсорбционного объема и диаметра пор активированного углеродного материала от природы и количества введенных добавок, температуры и времени выдержки при проведении процессов парогазовой и химической активации.
5. Разработка методики расчета аппарата кипящего слоя для процесса карбонизации рисовой шелухи и аппаратурно-технологической схемы производства активированного углеродного материала.
6. Реализация результатов работы.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Процессы дегидрирования углеводородов в реакторах мембранного типа
    📅 2016год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)