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!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    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
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 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
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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