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林化所完成的“活性炭微结构及其表面基团定向制备应用技术”获2009年度国家科技进步二等奖

来源:林化所 时间:2010-02-02 12:39:00
  由林化所蒋剑春研究员承担的“活性炭微结构及其表面基团定向制备应用技术”项目获2009年度国家科技进步二等奖。该项目属于林产化学加工学科领域。利用木屑、酸木素等农林废弃物,通过活性炭孔隙结构、表面基团与选择性吸附关系基本科学问题和理论的创新研究,独创和突破了活性炭超微孔隙结构定向调控、表面功能化基团选择性修饰、木质原料低分子化自成型造粒等关键技术,创新集成开发了活性炭定向制备工艺方法及清洁生产关键装备,大幅度提高了活性炭选择性吸附能力,成功创制出气体精制、液相大分子脱色、挥发性有机物(VOC)捕集和双电层电容器用等系列功能化活性炭新产品,实现了废弃资源高值化利用和节能减排的目的,显著促进了生物质产业及环保、食品、医药、化工等领域和行业的技术进步。
  该项目的主要技术内容:①活性炭超微孔隙结构定向调控技术。首创类分子筛微孔孔隙催化活化定向调控、介孔纳米级孔隙结构二次活化定向调控、微孔与介孔高温定向重整等定向成孔方法和制备技术,将活性炭孔径主要集中调整于介孔或超微孔范围,定向制备出0.7 纳米级超微孔达80%以上和1.5~3.0 纳米级介孔达50%以上的孔隙;②表面功能化基团选择性修饰产业化技术。根据活性炭的化学吸附特性,独创了氧化性气氛空气氧化、化学药品催化氧化等表面功能化基团选择性修饰技术,选择性获得羟基、羧基、内酯基等官能团,并结合应用场合吸附质的特性研究,设计与制造出具有物理和化学吸附联合作用的活性炭功能材料,实现了经济可行的工业化应用;③木质原料低分子化自成型造粒技术。首创了低温催化降解低分子化、不添加粘结剂木质颗粒自成型、低温催化活化及清洁生产工艺技术,高值化利用废弃粉状资源成功进行了高强度颗粒活性炭的造粒。④定向制备技术集成创新与新产品创制。集成创新出活性炭定向制备工艺,解决了成果工程化应用关键技术,创新开发出四大类系列活性炭,成功实现了产业化,产品技术指标超过国内外同类产品指标。
  该项目在国家"863",国家自然科学基金等国家、部委项目的支持下,经过针对瓶颈技术的攻关,开发出活性炭微结构及其表面基团定向制备与应用技术。发表论文31篇,EI收录6篇;申请专利5项,已授权4项;制定国家标准4项,行业标准5项;形成3项核心技术,填补3项国内空白;成果已成功应用于江苏、上海、江西、浙江等地的活性炭生产企业,建立了12条生产线,开发了20余种新产品;近3年,生产颗粒活性炭3.7万吨,生产粉状活性炭3.2万吨。通过示范生产线的建设和产品的应用,共新增产值7.78亿元,新增利润1.35亿元,税收3820万元,出口创汇1862万美元。创制开发的功能产品已成功应用于国内生物炼制、气体净化与回收、电容器电极材料等行业龙头企业。
  随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,活性炭将在食品、化工、水源治理及空气污染治理等领域中发挥更加重要的作用。活性炭微结构及其表面基团定向制备技术的应用与推广示范,将为我国1000多家活性炭企业的产品升级换代和技术进步提供支撑,使我国活性炭制造技术达到国际先进水平。提高农民收入和增加就业岗位,促进农村经济发展。

 
 

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