论文总字数：18616字

摘 要

水热炭化技术因其制备方法简单、操作方便、反应条件温和等优点在纳米材料制备、改良土壤以及吸附污染物等方面得到了广泛的应用。本文以葡萄糖为原料，通过对其水热炭化的产率、炭微球表面的物理结构及微观化学组成成分的测定，优化最佳反应温度和反应时间。实验结果表明：当反应温度为240℃、反应时间为4 h时效果最佳，其产率能达到35.91%，比表面积为5.8582 m²/g，碘吸附值431.8 mg/L，通过对该条件下炭微球热重、元素分析、傅里叶变化红外光谱、扫描电子显微镜等分析,发现焦炭以粒径微小、尺寸均一、球形完整和表面光滑形式存在，具有较高的稳定性。

关键词：葡萄糖 水热炭化 水热焦炭 炭微球

Study on the evolution characteristics of coke structure during the hydrothermal process of glucose

Abstract

The hydrot hermal carbonization technology has been widely used in the preparation of nanomaterials, the improvement of soils, and the adsorption of pollutants because of its simple preparation method, easy operation, and mild conditions. In this paper, glucose as raw material, through the deter mination of its hydro hermal carbonization yield, the p physical structure and microscopic c chemical composition of the carbon micros here surface to optimize the optimal reaction temperature and reaction time. The experimental results s how the yield can reach h 35.91%, the specific surface area is 5.8582 m ² /g, the iodine adsorption value is 431.8 mg/L, and the carbon under the condition is passed. Micros here t thermogravimetric, elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, etc. found that coke exists in a small particle size, uniform size, spa helical integrity and smoot h surface, with high h stability.

Key words: Glucose； hydro herma sent thesis；carbonization； hydro herma coke； Carbon micros here

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 水热炭微球 1

1.2.1 炭微球制备方法 1

1.2.2 炭微球制备原料 2

1.2.3 炭微球的形成机理 2

1.2.4 炭微球的应用 3

1.3 水热炭化工艺 3

1.3.1 研究现状 3

1.3.2 水热炭化反应特点 3

1.3.3 水热炭化的优势 4

1.3.4 水热炭化的应用概况 4

1.4 葡萄糖特性与应用 4

1.4.1 葡萄糖结构与性质 4

1.4.2 葡萄糖的应用 5

1.5 选题思路和研究内容 6

1.5.1 工艺的选择 6

1.5.2 制备原料的选择 6

第二章 材料与方法 7

2.1 原料及化学试剂 7

2.2 实验装置及实验方法 8

2.3 实验步骤 8

2.3.1 水热炭化反应 8

2.3.2 试剂的准备 9

2.3.4 炭微球过筛 9

2.4 分析方法 9

2.4.1 p H的测定 9

2.4.2 COD的测定 10

2.4.3 TOC的测定 10

2.4.4 热重的测定 11

2.4.5 比表面积的测定 11

2.4.6 元素分析 12

2.4.7 傅里叶变换红外光谱仪分析（FT-IR） 12

2.4.8 扫描电子显微镜（SEM） 12

2.4.9 碘吸附 13

2.4.10 产率 14

第三章 实验结果及分析 15

3.1 反应时间对反应体系p H的影响 15

3.2 反应对体系液态物质COD的变化 16

3.2.1 不同的水热炭化温度对COD的影响 16

3.2.1 不同的水热炭化时间对COD的影响 16

3.3 反应对体系液态物质TOC的变化 17

3.3.3 不同的水热炭化温度对TOC的影响 17

3.3.3 不同的水热炭化时间对TOC的影响 18

3.4 反应对固相物质热重的影响 19

3.4.1 不同水热炭化温度对热重的影响 19

3.4.2 不同水热炭化时间对热重的影响 22

3.5 反应对固相物质比表面积的影响 25

3.5.1 水热炭化温度对比表面积的影响 25

3.5.2 水热炭化时间对比表面积的影响 26

3.6 反应对固相物质元素组分的影响 26

3.7 反应对固相物质基团变化的影响 27

3.8 扫描电子显微镜测定结果分析 28

3.9 碘吸附实验结果分析 30

3.9.1 不同水热炭化温度对碘吸附值的影响 30

3.9.2 不同水热炭化时间对碘吸附值的影响 30

3.10 水热碳化处理葡萄糖的产率分析 31

3.10.1 水热炭化温度对产率的影响 31

3.10.2 水热炭化时间对产率的影响 32

第四章 全文结论 34

参考文献 35

致谢 37

第一章 文献综述

1.1 研究背景

由生物质制备的水热焦炭被广泛应用于纳米材料的制备、土壤改良、污染物的吸附等各个方面，同时，又由于其制备方法简单、操作方便和反应条件温和等许多优点，因此得到广泛关注。

水热炭化指的是在一密闭的体系中，以水为反应媒介生物质为原料，在一定温度和压力下，原料经过一系列复杂反应转化成碳材料的过程^[1]。

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