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!

    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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