碳化稻壳软件的设计和开发
[宝典]碳化稻壳检测方法
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碳化稻壳成分计算软件的设计和开发1研制背景1.1 碳化稻壳的作用一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作，然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。
1.2 测定方法碳化稻壳需要测定挥发分（volatile master ）、灰分（ash content ）和固定碳（fixed carbon ）及硫S 含量。
硫含量通过红外碳硫仪测定，挥发分、灰分和固定碳含量采用燃烧法测定，具体步骤如下：1) 用电子分析天平分别称取两个坩埚的重量并作记录；2) 在坩埚中用小勺逐渐加入碳化稻壳粉末至约500mg ；3) 开启马弗炉设定升温到750℃，到达750℃时把带有坩埚（带盖）的支架放入，5min 后拿出冷却，测量两个坩埚的重量（我们称为一次重）；4) 马弗炉设定在700℃上，拿掉坩埚盖在放入700℃的炉中，并保温90min 后取出，称量两个坩埚的重量（称为二次重）；5) 计算灰分、挥发分和固定碳的含量并作记录。
1.3 计算方法灰分（%）=100⨯-样重坩埚重二次重 挥发分（%）=100⨯-+样重一次重样重坩埚重固定碳含量（Cf%）=100%-1#挥发分-2#灰分计算两次的灰分和挥发分并作比较，若相差不大则表示实验结果可取，取1#坩埚挥发分的结果作为挥发分的结果，2#坩埚的灰分作为最终结果，固定碳含量取100%-1#坩埚的挥发分-2#坩埚的灰分作为最终结果，数值修约到小数点后一位。
1.4 人工计算的问题人工计算麻烦、容易出错且不十分准确。
所以我联合我的同学根据相关标准设计开发了碳化稻壳成分计算软件。
这样能够快速准确的计算出结果。
2 操作方法软件界面如下图所示，把记录的结果输入在相应的位置，然后点击[计算]按钮便可迅速准确的计算出结果。
为了显著的标明结果，我们在1#挥发分和2#灰分的位置采用不同的颜色标出，作为要记录的结果。
3 使用效果通过使用该软件能够快速准确的计算出结果，不容易出错，节省了一定的人力。
稻壳制备石墨化碳研究
收稿日期:２０２０－０３－２１ꎮ基金项目:国家自然科学基金资助项目(２１４６６０２１)ꎮ作者简介:张家荣(１９９５ )ꎬ男ꎬ硕士生ꎻ通信作者:乐治平(１９６２ )ꎬ男ꎬ教授ꎬｚｐｌｅ＠ｎｃｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ引文格式:张家荣ꎬ贾毅伟ꎬ陈果ꎬ等.稻壳制备石墨化碳研究[Ｊ].南昌大学学报(工科版)ꎬ２０２０ꎬ４２(２):１２４－１２８.㊀㊀文章编号:１００６－０４５６(２０２０)０２－０１２４－０５稻壳制备石墨化碳研究张家荣ꎬ贾毅伟ꎬ陈果ꎬ乐治平(南昌大学化学学院ꎬ江西南昌３３００３１)㊀㊀摘要:以稻壳为原料ꎬ经过碳化后再通过催化石墨化制得石墨化碳ꎮ实验采用Ｘ射线衍射(ＸＲＤ)㊁拉曼光谱对石墨化产物进行表征ꎮ研究发现:当碳化稻壳中加入Ｆｅ基催化剂进行石墨化ꎬ其产物的ＸＲＤ图中２６ʎ出现归属石墨(００２)的强尖锐峰ꎬ其拉曼图谱中ꎬＲ值为０.３８ꎻ未添加催化剂和添加Ｎｉ基催化剂或者Ｆｅ基和Ｎｉ基１ １混合催化剂时ꎬ石墨(００２)峰的强度较小ꎬ且Ｒ值都大于０.３８ꎬ因此Ｆｅ对碳化稻壳石墨化具有更好的催化作用ꎮ实验考察了催化剂及用量㊁温度㊁时间等条件对石墨化的影响ꎬ得出:石墨化温度为１０００ħꎬ恒温时间为２.５ｈꎬ催化剂为Ｆｅ基催化剂ꎬ用量为５ｍｍｏｌ ｇ－１的最优化条件ꎮ关键词:催化ꎻ石墨化ꎻ稻壳ꎻ石墨化碳中图分类号:ＴＱ３５㊀㊀㊀㊀文献标志码:ＡＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｃａｒｂｏｎｆｒｏｍｒｉｃｅｈｕｓｋＺＨＡＮＧＪｉａｒｏｎｇꎬＪＩＡＹｉｗｅｉꎬＣＨＥＮＧｕｏꎬＬＥＺｈｉｐｉｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００３１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｃａｒｂｏｎｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｒｉｃｅｈｕｓｋｂｙｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｃａｔａｌｙｔｉｃｇｒａｐｈｉｔｉ￣ｚａｔｉｏｎ.ＴｈｅｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｕｓｉｎｇＸ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ(ＸＲＤ)ａｎｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ.ＩｎＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＦｅ￣ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔꎬａｓｔｒｏｎｇａｎｄｓｈａｒｐｐｅａｋａｔ２６ʎꎬｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｙｐｉｃａｌ(００２)ｒｅflｅｃｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｃｃａｒｂｏｎꎬｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｒｉｃｅｈｕｓｋｗａｓｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄ.ＩｎｔｈｅＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＦｅ￣ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔꎬｔｈｅＲｗａｓ０.３８.ＷｈｅｎｎｏｃａｔａｌｙｓｔｗａｓａｄｄｅｄａｎｄＮｉ￣ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｏｒＦｅ￣ｂａｓｅｄａｎｄＮｉ￣ｂａｓｅｄ１ １ｍｉｘｅｄｃａｔａｌｙｓｔｗａｓａｄｄｅｄꎬｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｇｒａｐｈｉｔｅ(００２)ｐｅａｋｗａｓｓｍａｌｌｅｒａｎｄＲｗａｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ０.３８.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬＦｅｈａｄａｂｅｔｔｅｒｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｒｉｃｅｈｕｓｋ.Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓ:ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ１０００ħꎬｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｗａｓ２.５ｈꎬａｎｄｕｓｅｄＦｅ￣ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｗｉｔｈａｄｏｓａｇｅｏｆ５ｍｍｏｌ ｇ－１.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｃａｔａｌｙｓｉｓꎻｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎꎻｒｉｃｅｈｕｓｋꎻｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄｃａｒｂｏｎ㊀㊀石墨材料所具有的高导电性㊁高导热性㊁高耐强酸强碱等独特的性能ꎬ使其在催化剂载体[１]㊁传感器[２]㊁锂离子电池[３]㊁电化学电容器[４－５]等领域具有广泛的应用前景ꎮ然而ꎬ传统的石墨材料是由富含碳的原料如煤㊁石油等不可再生资源通过３０００ħ左右的高温处理制得ꎬ资源消耗大且成本高[６]ꎬ因此需要寻找可替代的可再生资源并降低其生产工艺条件ꎮ稻壳是一种产量巨大的农业副产品ꎬ主要成分为纤维素(３５％~４０％)㊁半纤维素(１５％~２０％)㊁木质素(２０％~２５％)和二氧化硅(２８％)[７]ꎬ目前ꎬ已有学者进行了纤维素和木质素的催化石墨化研究[８]ꎬ表明稻壳具有制备石墨化碳的条件ꎮ石墨化常选用过渡金属或者其氧化物作为催化剂[９]ꎬ采用催化方法可以大大降低石墨化温度ꎬ甚至低于１０００ħꎮ如李尧[１０]以稻壳为原料ꎬ选择Ｆｅ基催化剂ꎬ在８００ħ的条件下就得到了石墨化碳ꎬ但是在拉曼图谱中ꎬ其Ｒ值只有０.７５ꎮ本文以稻壳为原料ꎬ研究以Ｆｅ㊁Ｎｉ为催化剂的石墨化反应ꎮ探索不同用量的Ｆｅ基催化剂㊁Ｎｉ基催化剂㊁Ｆｅ基和Ｎｉ基之比为１ １的混合催化剂㊁第４２卷第２期２０２０年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀南昌大学学报(工科版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)Ｖｏｌ.４２Ｎｏ.２Ｊｕｎ.２０２０㊀石墨化温度㊁恒温时间等工艺条件对稻壳石墨化反应的影响ꎮ结合ＸＲＤ和激光拉曼等表征方法来进行分析ꎬ优化稻壳制备石墨化碳的工艺条件ꎮ１㊀实验部分１.１㊀试剂与仪器稻壳(产自江西)ꎻ六水合硝酸镍㊁无水乙醇(天津市大茂化学试剂厂)ꎻ九水合硝酸铁㊁氢氧化钠㊁盐酸(西陇科学股份有限公司)ꎻ去离子水(自制)ꎮ高效多功能粉碎机(永康市久品工贸有限公司)ꎻＳＫ３－３－１２－４节能程控管式炉(杭州卓驰仪器有限公司)ꎻ旋片式真空泵(临海市谭氏真空设备有限公司)ꎻ电热鼓风干燥箱(北京市恒诺利兴科技有限公司)ꎻ恒温磁力搅拌器(常州国华电器有限公司)ꎻ电子分析天平(上海精科天平仪器厂)ꎻＸＤ－３多功能Ｘ射线衍射仪(北京普析通用有限公司)ꎻｉｎＶｉａ型激光拉曼光谱仪(英国雷尼绍公司)ꎻＪＳＭ－６７０１Ｆ场发射扫描电镜(日本ＪＥＯＬ公司)ꎮ１.２㊀实验方法将稻壳用水冲洗ꎬ除去灰尘等杂质ꎬ１１０ħ烘干后ꎬ粉碎之后过孔径０.２５ｍｍ的筛得到稻壳粉ꎮ称取３０ｇ稻壳粉置于烧瓶中ꎬ加入２％稀硫酸３００ｍＬꎬ９２ħ回流２ｈꎬ抽滤后ꎬ用去离子水洗涤至中性ꎬ１１０ħ烘干后得到预处理后的稻壳粉ꎬ除去了其中的金属氧化物ꎬ以防其影响后续的催化石墨化ꎮ称取适量的预处理后的稻壳粉置于石英舟内ꎬ放入管式炉中ꎬＡｒ气氛中ꎬ由常温以５ħ ｍｉｎ－１的升温速率升至５００ħꎬ恒温８０ｍｉｎꎬ自然冷却至常温后取出ꎬ得到碳化稻壳ꎮ称取适量的碳化稻壳与Ｆｅ(ＮＯ３)３的乙醇水溶液(无水乙醇与水等体积混合)浸渍磁搅６ｈ后ꎬ再５０ħ加热磁搅至稀泥状ꎬ再于１１０ħ干燥ꎬ控制Ｆｅ载量ꎬ制得Ｆｅ负载量分别为４㊁５㊁６㊁７㊁８ｍｍｏｌ ｇ－１(以碳化稻壳质量计ꎬ下同)的样品ꎻ以相同方法分别制得负载Ｎｉ或负载Ｆｅ－Ｎｉ(Ｆｅ与Ｎｉ按物质的量比１ １混合)的样品ꎬ它们的载量同样分别为４㊁５㊁６㊁７㊁８ｍｍｏｌ ｇ－１ꎮ将干燥后的样品置于石英舟中ꎬ放入管式炉内ꎬ真空条件下ꎬ由常温以１０ħ ｍｉｎ－１的升温速率升至６５０ħꎬ再以３ħ ｍｉｎ－１的升温速率升至８００~１１００ħꎬ并且恒温１.０~５.５ｈꎬ自然冷却至室温ꎬ用２０％ＨＣｌ反复洗涤并抽滤以除去催化剂ꎬ洗至中性后于１１０ħ下干燥待用ꎮＸＲＤ测试条件为管电压４０ｋＶ㊁管电流３０ｍＡꎬ辐射源为ＣｕＫαꎬ扫描范围为１０ʎ~９０ʎꎬ扫描步长为２ʎ ｍｍ－１ꎻ拉曼选用５３２ｎｍ的激发波长ꎬ拉曼位移范围为８００~３２００ｃｍ－１ꎻ将样品于乙醇中超声分散后ꎬ用毛细管取样滴在硅片上ꎬ风干后ꎬ经过喷金操作再通过场发射扫描电镜观察表面形貌ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀最优石墨化条件的确定２.１.１㊀催化剂类型及其用量对石墨化的影响石墨化温度选择为１１００ħꎬ恒温时间选定为２.５ｈꎬ分别用不同载量的Ｆｅ㊁Ｎｉ以及Ｆｅ－Ｎｉ进行催化石墨化ꎬ同时以未添加催化剂的样品(标记为０ｍｍｏｌ ｇ－１)作为参比样品进行石墨化ꎮ石墨化样品采用ＸＲＤ和拉曼光谱进行表征ꎬ结果如图１所示ꎮ石墨的标准ＰＤＦ卡片４１－１４８７上共有９个出峰位置:２６ʎ㊁４２ʎ㊁４４ʎ㊁５０ʎ㊁５４ʎ㊁５９ʎ㊁７７ʎ㊁８３ʎ㊁８６ʎꎬ分别对应石墨的００２㊁１００㊁１０１㊁１０２㊁００４㊁００３㊁１１０㊁１１２㊁００６这９个晶面[１１]ꎬ因为石墨的(００２)晶面对应的峰与其他晶面对应的峰相比更强ꎬ受杂质峰影响较小ꎬ故通过比较２６ʎ附近的强衍射峰来比较石墨化程度ꎮ如图１(ａ)~(ｃ)所示ꎬ未添加催化剂时ꎬ样品的石墨(００２)峰强度较弱ꎬ石墨化效果较差ꎬ加入催化剂后ꎬ随着催化剂载量的增加ꎬ石墨(００２)峰强度的变化都呈现先增强再减弱的变化趋势ꎬ峰的尖锐程度也是先变尖锐再变钝ꎮ这是由于当催化剂用量较少时ꎬ达不到好的催化效果ꎬ而催化剂用量过大时ꎬ催化剂颗粒分散不均匀ꎬ随着温度的升高ꎬ颗粒容易发生团簇现象ꎬ不能较好发挥催化性能ꎬ使得石墨化效果减弱ꎮ因此Ｆｅ的最优载量为５㊁６ｍｍｏｌ ｇ－１ꎬＮｉ的最优载量为６ｍｍｏｌ ｇ－１ꎬＦｅ－Ｎｉ的最优载量为６ｍｍｏｌ ｇ－１ꎬ且在各催化剂最优载量下ꎬ所得样品的石墨(００２)峰的强度大小次序为Ｆｅ>Ｆｅ－Ｎｉ>Ｎｉꎮ在拉曼图谱中ꎬ位于１５７５ｃｍ－１附近的Ｇ峰ꎬ是单晶石墨的特征峰ꎬ随着石墨晶格缺陷㊁边缘无序排列和低对称碳结构的增加ꎬ会在１３６０ｃｍ－１附近出现Ｄ峰ꎬ代表碳材料结构的无序度[１２]ꎬＩＤ和ＩＧ的比值Ｒ的大小反映了样品的石墨化程度ꎬＲ值越小ꎬ表示石墨化程度越大ꎬ如图１(ｄ)所示ꎬＲ值大小次序为:Ｎｉ>Ｆｅ－Ｎｉ>Ｆｅꎬ载Ｆｅ量为５㊁６ｍｍｏｌ ｇ－１时ꎬ产物的Ｒ值为０.３８左右ꎬ可以看出ꎬＦｅ基催化剂的催化石墨化效果要大于Ｎｉ基催化剂的催化效果以及Ｆｅ基和Ｎｉ基催化剂的协同催化效果ꎬ并且Ｒ值为０.３８ꎬ远小于０.７５ꎬ说明石墨化效果比李尧[１０]所做的要好ꎮ因此实验选择用Ｆｅ基催化剂ꎬ且载Ｆｅ量选择５ｍｍｏｌ ｇ－１ꎮ５２１第２期㊀㊀㊀㊀㊀张家荣ꎬ等:稻壳制备石墨化碳研究4mmol ·g-1Graphite Silica5mmol ·g -16mmol ·g -17mmol ·g -18mmol ·g-10mmol ·g -160402080I２θ/(ʎ)(ａ)Ｆｅ基催化剂4mmol ·g -1Graphite Silica 5mmol ·g -16mmol ·g -17mmol ·g -18mmol ·g -160402080I２θ/(ʎ)(ｂ)Ｎｉ基催化剂4mmol ·g -1Graphite Silica 5mmol ·g -16mmol ·g-17mmol ·g -18mmol ·g-160402080I２θ/(ʎ)(ｃ)Ｆｅ－Ｎｉ基催化剂0mmol ·g -15mmol ·g -16mmol ·g -130002000Fe-Ni Fe6mmol ·g -1Fe 6mmol ·g -1Ni Fe1000R =0.38R =0.38R =0.38R =0.38R =0.382DD GI拉曼位移/ｃｍ－１(ｄ)拉曼图谱图１㊀不同催化剂及其用量影响的ＸＲＤ图谱和拉曼图谱Ｆｉｇ.１㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｔｙｐｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｄｏｓａｇｅａｎｄＲａｍａｎｐａｔｔｅｒｎ２.１.２㊀温度对石墨化的影响使用Ｆｅ基催化剂ꎬ且Ｆｅ载量为５ｍｍｏｌ ｇ－１ꎬ分别在温度８００㊁９００㊁１０００㊁１１００ħ下恒温２.５ｈ进行石墨化ꎬ所得产物的ＸＲＤ表征和拉曼表征结果如图２(ａ)和图２(ｂ)所示ꎮ实验结果显示ꎬ１０００ħ和１１００ħ下所得产物的石墨(００２)峰的强度及尖锐度相近且远大于９００ħ时所得产物的ꎬ而８００ħ时样品受到的石墨化效果最弱ꎬ１０００ħ和１１００ħ下所得产物的Ｒ值为０.３８ꎬ９００ħ和８００ħ下所得产物的Ｒ值分别为０.４５和０.９９ꎮ因此当石墨化温度到达１０００ħ时就能使样品得到高石墨化ꎬ可以确定１０００ħ作为最优石墨化温度ꎮGraphiteSilica60402080800℃900℃1000℃1100℃I２θ/(ʎ)(ａ)ＸＲＤ图谱800℃900℃1000℃1100℃R =0.38R =0.38R =0.45R =0.99DG2D300020001000I拉曼位移/ｃｍ－１(ｂ)拉曼图谱图２㊀不同石墨化温度影响的ＸＲＤ图谱和拉曼图谱Ｆｉｇ.２㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎａｎｄＲａｍａｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ２.１.３㊀反应时间对石墨化的影响使用Ｆｅ基催化剂ꎬ且Ｆｅ载量为５ｍｍｏｌ ｇ－１ꎬ在１０００ħ的石墨化温度下分别恒温１.０㊁２.５㊁４.０㊁５.５ｈꎬ所得产物的ＸＲＤ表征和拉曼表征分别如图３(ａ)和图３(ｂ)所示ꎮ从实验结果可以看出ꎬ样品恒温１.０ｈ石墨化反应不完全ꎬ由于反应时间太短ꎬ导致石墨化程度不６２１ 南昌大学学报(工科版)２０２０年㊀GraphiteSilica604020802.5h 4.0h5.5h 1.0hI２θ/(ʎ)(ａ)ＸＲＤ图谱2.5h 4.0h 5.5h 1.0hR =0.39R =0.38R =0.38R =0.46DG 2D300020001000I拉曼位移/ｃｍ－１(ｂ)拉曼图谱图３㊀不同恒温时间影响的ＸＲＤ图谱和拉曼图谱Ｆｉｇ.３㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎａｎｄＲａｍａｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｓｔａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｉｍｅ高ꎬＲ值为０.４６ꎻ恒温２.５ｈ及其以上时ꎬ样品能够很好地被石墨化ꎬ并且随着时间的增加ꎬ石墨化程度基本不变ꎬＲ值都接近０.３８ꎮ２.２㊀去除石墨化稻壳中二氧化硅的影响在最优石墨化条件下制得的产物平均分成２份ꎬ取其中１份与适量浓度的氢氧化钠溶液反应以去除二氧化硅ꎬ实验在１００ħ下回流１.５ｈꎬ抽滤ꎬ再重复上述操作２次ꎬ抽滤并洗至中性ꎬ烘干后所得样品记为石墨化碳(Ｊ)ꎻ另外１份不再进行任何处理ꎬ记为石墨化稻壳(Ｈ)ꎮ将Ｈ㊁Ｊ２份产物进行ＸＲＤ表征和拉曼表征ꎬ表征结果如图４(ａ)和图４(ｂ)所示ꎮ从实验结果可以看出ꎬ样品Ｊ经氢氧化钠处理后ꎬ二氧化硅大大减少但仍有少量剩余ꎬ这是因为氢氧化钠溶液不能深入到石墨化稻壳的内部ꎬ去除深处的二氧化硅ꎮ对比经过氢氧化钠溶液处理前后的石墨化稻壳中１００㊁１０１㊁００４㊁１１０这４个晶面ꎬ可以看出ꎬＪ的峰虽比Ｈ的明显ꎬ但在拉曼图谱中它们的Ｒ值不变ꎬ说明二氧化硅的去除并不影响产物的石墨化程度ꎮGraphiteSilica60402080GCGHCI２θ/(ʎ)(ａ)ＸＲＤ图谱3000200010002DR =0.38R =0.38DGGHCGCI拉曼位移/ｃｍ－１(ｂ)拉曼图谱图４㊀样品的ＸＲＤ图谱和拉曼图谱Ｆｉｇ.４㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎａｎｄＲａｍａｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｓａｍｐｌｅｓ２.３㊀石墨化稻壳的表面形貌分别将碳化稻壳㊁石墨化稻壳㊁石墨化碳做了ＳＥＭ表征ꎬ所得结果如图５所示ꎮ由图５可以看出碳化稻壳表面较为光滑平整ꎬ形貌不规则ꎬ但棱角分明ꎬ而经过催化石墨化后ꎬ得到的石墨化稻壳表面变粗糙ꎬ且出现大量的类椭球状的凸起ꎬ说明样品经过催化石墨化作用ꎬ引起了表面形貌的改变ꎮ再经过氢氧化钠溶液处理后ꎬ表面仍较粗糙ꎬ由于除去了二氧化硅ꎬ还可以看到较多空隙存在ꎮ(ａ)碳化稻壳７２１ 第２期㊀㊀㊀㊀㊀张家荣ꎬ等:稻壳制备石墨化碳研究(ｂ)石墨化稻壳(ｃ)石墨化碳图５㊀样品的ＳＥＭ图Ｆｉｇ.５㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓ３㊀结论㊀㊀研究了不同用量的Ｆｅ基催化剂㊁Ｎｉ基催化剂㊁Ｆｅ基和Ｎｉ基之比为１ １的混合催化剂㊁石墨化温度㊁恒温时间对稻壳的石墨化反应的影响ꎬ结合ＸＲＤ和拉曼图谱表征方法分析ꎬ确定了制备石墨化稻壳的最优条件:石墨化温度为１０００ħꎬ恒温时间为２.５ｈꎬ催化剂为Ｆｅ基催化剂ꎬ用量为５ｍｍｏｌ ｇ－１ꎮ在最优石墨化条件下制备的产物经过氢氧化钠溶液１００ħ回流处理后ꎬ除去了大部分的二氧化硅ꎬ得到了最终产物 石墨化碳ꎬ并且可以将回流处理后的滤液用于制备白炭黑ꎬ增加稻壳的附加值ꎮ参考文献:[１]㊀ＴＹＡＧＩＤꎬＶＡＲＭＡＳꎬＢＨＡＲＡＤＷＡＪＳＲ.Ｐｔ/ｇｒａｐｈｉｔｅｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｂｙＨＩｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅ￣ａｃｔｉｏｎｉｎＳ－Ｉｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｙｃｌｅ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｊｏｕｒ￣ｎａｌｏｆｅｎｅｒｇｙｒｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１５ꎬ３９(１５):２００８－２０１８. 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稻壳炭化
稻壳炭化一、产品说明：三兄环保连续式炭化机（炭化炉）是一种把废物变为能源的一种设备。
农林业废弃稻壳、麻杆、椰壳、花生壳、秸秆、玉米芯、锯末、树枝、竹屑、花生皮、葵花籽壳、糠醛渣、甘蔗渣、玉米芯、酒渣、木工下角料、果壳、烟梗等都可以用该机器炭化。
根据炭化原料不同又可命名为：稻壳炭化机、秸秆炭化机，锯末炭化机，麻秆炭化机，椰壳炭化机，竹屑炭化机，木屑炭化机，谷壳炭化机，果壳炭化机，连续炭化炉、环保连续式稻壳炭化炉等。
二、三兄稻壳炭化机环保连续式工作原理：采用了干馏炭化方式，充分利用在炭化过程中产生的一氧化碳、甲烷、氢气等可燃气体，通过烟气净化系统分离出木焦油、木酸液得到纯正的可燃气体，再通过自配风燃烧器充分燃烧，给高温炭化管道加热（温度一般控制在600℃左右），最终碳化成炭粉；而初次炭化点火气源由生物质气化炉供给。
稻壳炭化机在生产过程中炭化温度保持在500℃左右；最高温度可达600-900℃。
根据原料不同设备单排最大产量300kg/h（椰壳）左右，双排最大产量600kg/h（椰壳）左右，而初次炭化点火气源由生物质气化炉供给。
三、连续式稻壳炭化炉目标产品稻壳炭的用途稻壳炭具有体积轻，导热性低，其薄壳状结构在空隙中存在隔离空，形成阻隔的作用，同时具有保温，隔热性能，该产品在炼钢厂，炼铁厂用量很大。
特别是在炼钢过程中钢水包或铁水包与金属的覆盖起到很好的保温隔热作用，可以减少钢材缩孔，提高钢材的成材率。
四、三兄环保连续式稻壳炭化机生产过程中无安全隐患：炭化机设有防爆窗，用来防止初次点燃及中途熄火时炉内可燃气体太多；底部高温炭化管采用最优质的耐高温不锈钢。
五、注意事项：气化炉操作时注意不能有明火现象点燃时产生爆燃。
六、三兄设备主机照片。
稻壳施工方案
稻壳施工方案1. 引言本文档旨在提供一种稻壳施工方案，介绍了稻壳的特性和施工要点，并详细描述了施工步骤和注意事项。
稻壳是一种天然的建筑材料，具有良好的隔热、吸音和环保性能。
在建筑行业中，稻壳在墙体、屋顶和地板等方面都有广泛的应用。
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2. 稻壳特性稻壳具有以下特性：•隔热性能好：稻壳具有较低的热传导系数，可有效降低室内外温差对建筑的影响，提高建筑的保温性能。
•吸音效果佳：稻壳具有良好的吸音性能，能有效地吸收噪音，改善室内环境的舒适性。
•环保性好：稻壳是一种可再生的建筑材料，不仅减少了对木材等资源的需求，还可以有效减少环境污染。
•施工方便：稻壳干燥后，可以直接用于建筑施工，无需大幅度的加工处理，降低了施工成本和工期。
3. 施工要点在进行稻壳施工时，需要遵循以下要点：3.1. 材料准备确保稻壳材料的质量和数量满足施工需要，同时要进行充分的存储和保护，避免受潮、受损或发霉。
3.2. 墙体施工3.2.1. 墙体处理：首先应对墙体进行清理和处理，确保墙面干燥平整，并清除任何尘埃、油污等杂质。
3.2.2. 稻壳粘贴：将稻壳均匀地粘贴在墙体上。
可以使用环保胶水或水泥浆等粘合剂，确保稻壳与墙体良好的粘结。
3.2.3. 补缝处理：在稻壳施工结束后，对稻壳之间的缝隙进行补缝处理，使整个墙面更加均匀、美观。
3.3. 屋顶施工3.3.1. 屋面处理：对屋面进行清理和处理，确保屋面干燥、无漏水和结构牢固。
3.3.2. 稻壳铺设：将稻壳均匀地铺设在屋面上，可以使用钉子或胶水固定稻壳。
3.3.3. 补缝处理：在稻壳铺设完成后，及时处理稻壳之间的缝隙，防止风雨侵入。
3.4. 地板施工3.4.1. 地面处理：对地面进行清理和处理，确保地面干燥、平整、无裂缝。
3.4.2. 稻壳铺垫：将稻壳均匀地铺垫在地面上，可以使用胶水或木线固定稻壳。
3.4.3. 固定处理：对稻壳进行固定处理，以确保地板的稳固性和安全性。
c3作物高效固碳模块的人工设计与创制
c3作物高效固碳模块的人工设计与创制简介：随着全球气候变化的加剧，减少温室效应气体排放和增加二氧化碳的吸收成为了当务之急。
C3作物高效固碳模块作为一种新型的人工设计与创制产品，被广泛应用于农业领域，可以显著促进农作物的生长和碳吸收能力。
本文将详细介绍C3作物高效固碳模块的人工设计与创制方法，并探讨其在气候变化挑战下的意义以及未来的发展方向。
一、C3作物高效固碳模块的人工设计C3作物高效固碳模块是基于C3作物的生理特点进行设计的，其主要目标是提高C3作物的光合效率和碳吸收能力。
1.光合效率的提高首先，C3作物高效固碳模块通过增加光合有效辐射的利用率来提高作物的光合效率。
通过调整光谱组成和光照强度，优化光合作用的进行，提高C3作物单位面积的光合产物生产量。
2.碳吸收能力的增强其次，C3作物高效固碳模块通过增加C3作物叶片的表面积和根系的质量，提高植物对二氧化碳的吸收能力。
采用特殊的栽培技术和肥料配方，增加C3作物根系的生长速度和吸收能力，以增加作物对土壤中碳的固定。
二、C3作物高效固碳模块的创制C3作物高效固碳模块的创制过程包括模型设计、材料选择和实验验证。
1.模型设计首先，根据C3作物的生理特点和生长需求，设计出模块形状、大小和结构布局等。
考虑到可行性和实际应用需求，模块设计应具有可重复使用性和易安装性等特点。
2.材料选择在选择材料方面，需考虑模块的耐久性、透光性和防腐性。
例如，模块表面选用抗紫外线处理的聚碳酸酯材料，可有效延长模块的使用寿命；模块内部选用具有良好透光性和抗腐蚀能力的材料，以保证阳光透过模块表面能够有效照射到C3作物叶片上。
3.实验验证进行C3作物高效固碳模块的实验验证是关键步骤。
通过搭建模拟环境，模拟不同光照条件和二氧化碳浓度下C3作物生长的情况，并对比不同模块与自然生长条件下的光合效率和碳吸收量。
通过对比实验结果，判断C3作物高效固碳模块在提高光合效率和增强碳吸收能力方面的效果。
生物质稻壳压缩成型过程建模及优化
生物质稻壳压缩成型过程建模及优化随着环保意识的增强和社会的可持续发展要求的提高，生物质燃料逐渐成为替代传统化石燃料的重要选择之一。
在生物质能源领域中，生物质压缩成型是一种有效的生产方式。
稻壳作为一种常见的生物质资源，其压缩成型过程不仅可以利用和节约资源，也有利于改善环境，降低排放。
因此，建模和优化生物质稻壳压缩成型过程具有重要的理论和实践意义。
一、生物质稻壳压缩成型过程原理生物质压缩成型是指将生物质原材料经过预处理后进行挤压成型，压缩后形成的颗粒状生物质燃料具有高热值、低含水率、易储运等特点，广泛用于生物质能源领域。
其压缩成型过程可以简单分为以下几个步骤：1. 初级处理：即将生物质原材料进行物理或化学处理，如去杂质、破碎、干燥等。
2. 压缩和挤出：经初级处理后的生物质原料通过挤压机或压缩机进行挤压成型。
该过程中涉及很多参数，如受力状态、温度、压力、速度等。
3. 成型品处理：经挤压成型的生物质颗粒在该过程中可进行多种处理方式，如冷却、升温、干燥等，以达到理想的形成品质。
4. 粉碎处理：生产完成后的生物质颗粒可通过粉碎装置提高颗粒的密度和流动性，使生物质燃料具有更好的使用效果。
由此可以看出，生物质压缩成型过程涉及很多参数和环节，需要充分考虑各种因素，优化整个过程。
二、建模和优化生物质压缩成型过程1. 数据采集和预处理在建模和优化过程中，首先需要采集生产过程中的数据，如原材料质量、温度、压力、速度等参数。
然后对所采集的数据进行预处理，如数据清洗、特征提取、异常检测等，以使其合理可用。
2. 模型建立模型建立是整个过程的核心步骤，直接关系到压缩成型效果的优良与否。
生物质压缩成型过程的建模可采用多种方法，如机器学习方法、数据挖掘算法、建模软件等。
本文以人工神经网络（ANN）为例进行描述。
ANN是一种在类似人脑神经系统中结构构建的机器学习算法，可处理非线性关系和高维度数据。
在生物质压缩成型模型中，ANN模型的构建可参考以下流程：（1）确定模型输入和输出：模型输入可以包括原材料质量、温度、压力、速度等参数，输出为生物质颗粒的质量等级。
碳化稻壳 标准
碳化稻壳标准碳化稻壳是一种以稻壳为原料，经过高温炭化而成的炭质吸附剂。
由于其具有较高的比表面积、孔容和吸附性能，因此在环境保护、化工等领域得到广泛应用。
为了规范碳化稻壳的生产和使用，制定相应的标准十分必要。
一、背景随着环境污染问题的日益严重，各种污染治理技术得到了广泛关注。
活性炭是一种广泛应用于水处理、废气治理等领域的吸附剂，而碳化稻壳作为一种性能优良的吸附剂，具有广阔的应用前景。
然而，由于缺乏相应的标准，市场上碳化稻壳的质量参差不齐，给其应用带来了一定的困难。
因此，制定碳化稻壳的标准势在必行。
二、目的和意义制定碳化稻壳的标准旨在规范其生产和使用，提高产品质量和可靠性，促进其在环境保护、化工等领域的应用。
同时，通过制定标准，还可以为相关企业和机构提供技术支持和指导，推动碳化稻壳产业的健康发展。
三、范围和内容碳化稻壳的标准适用于以稻壳为原料经过高温炭化而成的炭质吸附剂的生产和使用。
标准应包括以下内容：1.原料要求：对用于生产碳化稻壳的稻壳原料应符合一定的要求，如含碳量、灰分、杂质等。
2.生产工艺：规定碳化稻壳的生产工艺流程和技术参数，以确保产品的质量和性能。
3.产品要求：对碳化稻壳的物理和化学性能指标进行规定，如比表面积、孔容、吸附性能等。
4.测试方法：提供碳化稻壳各项性能指标的测试方法，以确保产品质量的一致性和可靠性。
5.使用规范：对碳化稻壳的使用场景和方法进行规定，以确保其应用效果和安全性。
四、制定过程和方法1.收集资料：收集国内外关于碳化稻壳的生产和使用方面的资料，对其性能特点和应用领域进行深入了解。
2.调研市场：对市场上碳化稻壳的生产和使用情况进行调研，了解其现状和发展趋势。
3.实验研究：通过实验研究，获取碳化稻壳的性能数据和最佳生产工艺参数。
4.标准起草：根据收集的资料、调研结果和实验数据，起草碳化稻壳的标准草案。
5.评审修改：将标准草案提交给相关专家进行评审，根据评审意见进行修改和完善。
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碳化稻壳成分计算软件的设计和开发
1研制背景
1.1 碳化稻壳的作用
一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作，然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。
1.2 测定方法
碳化稻壳需要测定挥发分（volatile master ）、灰分（ash content ）和固定碳（fixed carbon ）及硫S 含量。
硫含量通过红外碳硫仪测定，挥发分、灰分和固定碳含量采用燃烧法测定，具体步骤如下：
1) 用电子分析天平分别称取两个坩埚的重量并作记录；
2) 在坩埚中用小勺逐渐加入碳化稻壳粉末至约500mg ；
3) 开启马弗炉设定升温到750℃，到达750℃时把带有坩埚（带盖）的支架放入，5min 后拿出冷却，测量两个坩埚的重量（我们称为一次重）；
4) 马弗炉设定在700℃上，拿掉坩埚盖在放入700℃的炉中，并保温90min 后取出，称量两个坩埚的重量（称为二次重）；
5) 计算灰分、挥发分和固定碳的含量并作记录。
1.3 计算方法
灰分（%）=100⨯-样重坩埚重二次重 挥发分（%）=100⨯-+样重
一次重样重坩埚重 固定碳含量（Cf%）=100%-1#挥发分-2#灰分
计算两次的灰分和挥发分并作比较，若相差不大则表示实验结果可取，取1#坩埚挥发分的结果作为挥发分的结果，2#坩埚的灰分作为最终结果，固定碳含量取100%-1#坩埚的挥发分-2#坩埚的灰分作为最终结果，数值修约到小数点后一位。
1.4 人工计算的问题
人工计算麻烦、容易出错且不十分准确。
所以我联合我的同学根据相关标准设计开发了碳化稻壳成分计算软件。
这样能够快速准确的计算出结果。
2 操作方法
软件界面如下图所示，把记录的结果输入在相应的位置，然后点击[计算]按钮便可迅速准确的计算出结果。
为了显著的标明结果，我们在1#挥发分和2#灰分的位置采用不同的颜色标出，作为要记录的结果。
3 使用效果
通过使用该软件能够快速准确的计算出结果，不容易出错，节省了一定的人力。
与
人工相比不足之处在于要开启电脑费电，建议安装在日常工作的电脑中。