地区：上海市 宝山区
关键词：中原工学院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002346
成果描述：
| 主要技术内容：该项目在国家自然科学基金资助下，创新性地提出了基于反应溶液回收利用的新型生物质水热炭化技术，以最大限度固存生物质中有机碳为指导，充分利用生物质水热炭化水溶液中关键组分如还原糖、有机酸和糠醛等在水热条件下的催化和交互共聚特性，回收反应溶液作为反应溶剂，使生物质在回收溶液环境下水热炭化，实现了不需额外分离即可回收利用反应水溶液并固存其中有机碳的目标，同时实现了反应溶液与生物质组分在水热条件下的有机结合。授权专利：1.郭淑青，董向元等，一种生物质有效的处理方法，发明专利:ZL201510070275.7；2.郭淑青，董向元等，一种利用生物质制备水热焦的方法，发明专利: ZL 201510070287.X；3.董向元，郭淑青等.电容/图像法同体积场成像传感器，发明专利:ZL201310065195.3。技术经济指标：通过大量的文献和调研分析，搭建了生物质水热炭化实验系统，并对反应溶液回收利用环境下的水热炭化产物特性进行了测试，完成了如下内容，并在某些方面有所拓展：（1）根据不同生物质在不同反应条件下回收反应溶液中的降解行为，确定了反应溶液回收利用时反应条件的选择策略；（2）结合元素分析仪、傅里叶红外光谱、X射线衍射分析仪和热重分析仪的测试结果，获得了固体产物理化特性与回收溶液组分及反应条件的耦合关系；（3）结合水热降解理论和反应动力学分析，明确了反应溶液回收利用作为反应溶剂时水热炭化固体产物品质特性的调控方法。应用推广及效益：该项目的成功研究不仅保证了不同结构生物质的高效水热炭化，而且能够实现反应溶液有效回收利用，固体产物可在水处理、能源材料、土壤改良和污染物吸附方面进行推广应用。在达到相同产物品质的情况下，能够降低反应强度，减少能量和水的消耗，降低了设备的运行费用，从而带来理想的经济收益。如以生物质水热炭化液固比即水与生物质质量比按1:1进行计算，回收反应溶液作为溶剂循环利用10次，处理秸秆每年1千万吨计算，可节省水资源近百万吨，其经济效益非常可观。并且该项目研究成果可提高转化速率，因反应溶液具有催化作用，可降低反应强度，实现生物质高效水热炭化，如降低反应强度以降低反应温度20℃计算，玉米秸秆水热转化过程中，处理一吨秸秆折算耗电200KW时，每度电以0.6元/KW时计算，共计需120元/吨，而采用反应溶液回收利用，预计可节省20元/吨，对于批量处理而言，其经济效益非常显著。该技术的广泛应用，由于操作条件温和，生物质水热炭化过程中气体产物基本不超生物质原料干基质量的10%，主要为CO2和水蒸气，经过简单冷凝处理，无需额外分离处置，如经后续存贮处理，同时可以实现生物质水热固体产物高效转化、液体产物循环利用和气体产物中CO2的捕捉及近零排放。更好地促进社会和谐发展，社会效益和环保意义显著。同时，该技术的进一步推广也可以为河南省带来新的经济增长点，能够使河南省在生物质资源化推广应用等方面走在全国前列。 |
