活性焦用生物质黏结剂制备条件优化及其性能研究

摘要

以榆树皮为原料制备生产活性焦所需的黏结剂,研究了NaOH溶液中NaOH质量分数、处理温度和处理时间对生物质黏结剂黏度的影响,用单因素实验确定各影响因素的取值范围,采用响应曲面法,以黏度为响应值,通过3因素3水平Box-Behnken实验设计,对生物质黏结剂的制备条件进行模拟优化。结果表明:随着NaOH质量分数、处理时间和处理温度的增大,黏度均呈先增大后减小的趋势,且NaOH质量分数对黏度的影响最大,处理温度次之,处理时间的影响最小;最优工艺条件:NaOH质量分数为1.15%,处理温度为66.19℃,处理时间为87.67 min,黏度可达10381.6 mPa·s,与预测值拟合较好,模型准确度较高;通过对比榆树皮生物质用1%(NaOH质量分数)NaOH溶液处理前后的SEM照片和FTIR谱可知,NaOH溶液处理后的榆树皮表面粗糙杂乱,木质素和纤维素充分暴露,同时较好地保留了原本的化学结构。通过研究活性焦添加榆树皮生物质黏结剂前后性能的变化,实验结果表明,随着生物质黏结剂添加量增多,活性焦的碘吸附值和抗压强度增大,活性焦的灰分和收率降低。当生物质黏结剂添加量为30%时,碘吸附值较添加前增大440.3 mg/g,抗压强度提高262.9 N,灰分降低5.8%。