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1、废木耳菌木屑制备高比面积活性炭新工艺研究可行性报告黑龙江省东宁县是全国最大的黑木耳生产基地，近几年来随着黑木耳的生产量快速提高，废弃木耳菌袋的数量也在不断增加。由于木耳菌袋中废木屑没有有效的回收利用导致严重的环境污染。因此本项目主要研究把木耳菌袋中废木屑回收制备活性炭，研究其成炭机理、制炭工艺；再在此基础上进行小规模生产，最终实现大规模产业化。利用木耳菌袋中废木屑生产活性炭的研究，一方面能在一定程度上改善日益加重的环境污染问题，另一方面在一定程度上能增加就业率，提高当地居民的人均收入，改善人民生活水平，也能更大程度的实现资源的优化配置，对于构建资源节约型社会，提高经济效益和社会效益都有一定的现
2、实意义。一、 项目的意义和必要性黑木耳原产于东北林区，具有悠久的历史。人工栽培的前期以段木栽培为主要方式，十几年来，由于森林资源匮乏，生产成本与产品趋于等值，因而转向低成本的袋料栽培，但由于长期种植，加之部分栽培户对污染菌袋处理，缺乏应有知识，致使东北黑木耳生产基地环境遭到严重破坏，因此开发回收利用木耳菌袋中废木屑的研究也就越来越受到社会的重视。本课题研究主要是回收利用木耳菌袋中的废木屑制备活性炭。众所周知活性炭具有天然的神奇的吸附性能、化学性质、催化性质和机械性质，它是由一些含碳的原料经过炭化和活化等加工过程生产出来的，由于其具有巨大的比表面积和发达的孔隙结构，所以具有很强的吸附能力，对于环
3、境保护和治理都有很重要的应用。通过此项研究，我们可以了解木耳菌袋中废木屑的理化性质，了解其成炭机理、制炭工艺，能更加全面的掌握木耳菌袋中废木屑制备活性炭的技术，对于提高木耳菌袋中废木屑的回收再利用有着很好的价值。二、国内外现状和技术发展趋势，市场需求分析几乎所有含碳材料都可以用来生产活性炭，所以国内外关于活性炭的制备工艺中主要是原料的选择不同。经典的R.V.Ostrejko专利：从不炭化的原料在含碳氢化合物、不含氧的燃烧物的气氛中加热到840900直接制成活性炭。很适用于气体活化法的原料是木炭、褐煤或泥炭制得的焦炭。木炭是将山毛榉、云杉或松树的木片在间歇或连续的干馏釜中炭化而成。法国的Ceca
4、 S.A.和德国的Degussa AG都用此法。从褐煤制成的焦炭为Bayer、Degussa和Norit所应用。炭化椰子壳为美国的Calgon、法国的Ceca和Pica、德国的Degussa、英国的Sutcliffe Speakman和许多远东的生产者所广泛应用。烟煤加些磷酸可更易活化，是Carborundum开发的方法。日本的Kureha Kakagu Kogyo使用乳化的石油滴在低温炭化后活化来制得球形活性炭。废料如飘尘、旧轮胎、污泥、家庭废物等都可作活性炭的原料，但因常伴有大量不能炭化的杂物，尚未达到重要的实用性。世界市场对该产品的需求量很大。业内人士指出，国内市场有很大的潜力，有关企业
5、应扩大生产规模，开发或引进该产品生产技术，大力发展，市场开发前景很好。本项目工艺流程短，生产能力强，投资少，成本低，具有较强的竞争能力和广泛的市场销售前景。三、 项目的基础条件由于本试验室长期从事生物质热解与活性炭的研究工作，所以对实验室的研究开发具有相当好的客观基础；而且本实验室研究人员又都长期从事活性炭的研究分析，对于本项目提供了良好的技术支持。 本实验室除了具备制备活性炭的各种仪器设备外（包括炭化炉、活化炉），还具备各种分析仪器设备（包括马弗炉、干燥器、烘箱、PH计、各种检测仪器等等），所以从利用木耳菌袋中废木屑开始制备活性炭到后面的活性碳的各种性能指标测定，本实验室都绝对具有很好的研究
6、开发条件。 本实验室曾经研究开发过利用山楂壳制备活性炭，利用芦蒿秆制备活性炭，利用竹炭制备活性炭，利用农作物秸秆制备活性炭等等一系列的试验，都取得了一定的优秀成果，而且本实验室研究人员在这一系列的试验过程中励精图治，积累了丰富的实践经验，这将会对本项目的研究开发提供巨大的优势。 无论从硬件还是软件方面考虑，本实验室都具有非常优越的研究开发条件。所以，从目前所具备的研究开发条件看，本实验室完全有能力把这项项目开发好，并且把它投入到产业化中去，为其工业化利用开辟了一个新的发展方向。四、 项目攻关总体目标，实施年限，具体的考核指标（含主要技术经济指标）及年度计划安排4.1总体目标及技术指标：通过物理
7、方法和化学方法分别制备活性炭并研究其成炭机理、制炭工艺；研究它的各种性能指标包括固定碳含量、含水量、灰分含量、挥发份含量、燃烧热、碘吸附值、亚甲蓝吸附值等；通过改性使其各种性能均符合国家标准；对其投入生产，推动进行大规模产业化。本项目研究过程中的各部分都将严格按照国家标准进行，预申请专利一项，发表论文12篇，该产品技术含量高，功能强，各项技术指标包括碘值、焦糖脱色率、四氯化碳吸附率、亚甲蓝吸附值、水分，灰分等等的测定均达到国家指标。4.2实施年限及年度计划安排本项目计划实施半年，2009年1-2月物理法制备的研究开发：针对木耳菌袋中废木屑的性质特点，通过物理方法利用水蒸气或二氧化碳等为活化剂制
8、备不同温度下的活性炭，并对其各种理化性能如固定碳含量、含水量、灰分含量、挥发份含量、燃烧热、碘吸附值、亚甲蓝吸附值进行分析检测，并对活性炭进行改性以增强其性能达到国家指标。通过正交实验进行对比，筛选出最佳制备方案；2009年3-4月化学法制备的研究开发：针对木耳菌袋中废木屑的性质特点，通过化学方法利用氯化锌或磷酸等为活化剂制备不同温度下的活性炭，并对其各种理化性能如固定碳含量、含水量、灰分含量、挥发份含量、燃烧热、碘吸附值、亚甲蓝吸附值进行分析检测，并对活性炭进行改性以增强其性能达到国家指标。通过正交实验进行对比，筛选出最佳制备方案；2009年5-6月上半年产业化生产：(1)扩大实验：将本项目
9、进行小规模生产，由于进行大设备连续化生产与实验室的研究开发存在很大区别，应该积极改进生产技术或工艺流程，以便能在生产中达到投资少，成本低，利润高的优势。(2)大规模产业化生产：与当地政府部门合作招商引资，推动这一研究的产业化生产，争取在短时间内基本解决木耳菌袋中废木屑的污染问题，实现这一产业的稳步、快速、健康的发展。五、项目的主要研究内容，课题设置方案5.1主要研究内容：利用废弃木耳菌袋中废木屑制备活性炭，通过物理方法和化学方法分别制备活性炭并研究其成炭机理、制炭工艺，并进一步研究它的各种性能指标包括固定碳含量、含水量、灰分含量、挥发份含量、燃烧热、碘吸附值、亚甲蓝吸附值等，并对其进行改性增强
10、其性能，最后对其投入产业化。5.2课题设置方案：（1） 炭化：把木耳菌袋中废木屑装入炭化设备中，通入少量空气，在高温下进行热分解，最终制得木炭。（2） 活化：由于所用活化剂不同，可分为两类：一类是用氯化锌或磷酸等化学品为活化剂的化学品活化法（化学法）；另一类是用水蒸气或二氧化碳等气体为活化剂的气体活化法（物理法）。（3） 各种理化性能的测定：利用正交实验法对不同影响因素下的各种性能进行分析研究。（4） 改性分析：针对不同环境下制得的活性炭的理化性能测定结果，采取适当措施对其进行改性，提高该活性炭的性能指标。六、项目的主要技术特点和创新点，关键技术内容，项目实施的技术、工艺路线6.1技术特点：（
11、1） 本项目工艺流程短，生产能力强，投资少，成本低，利润高。（2） 此项研究是严格按照活性炭制备工艺的流程进行的，所以各项技术均符合国家标准。6.2创新点：（1）首次利用木耳菌袋中废木屑制备活性炭在活性炭的研究。（2）通过物理法和化学法分别制备活性炭并进行综合分析。（3）在原有基础上对所制得的活性炭进行改性试验，提高活性炭的理化性能指标。6.3关键技术内容：（1）利用物理法制备活性炭的技术工艺及其影响因素（如木炭的特性活化剂的种类、活化剂的用量、活化时间、活化温度等），（2）利用化学法制备活性炭的技术工艺及其影响因素（如活化剂的种类、活化剂的用量、炭活化温度和时间等），（3）对物理法和化学法制
12、备的活性炭的理化性质的分析（如：固定碳含量、灰分含量、挥发份含量、含水量、燃烧热、机械强度、密度和孔隙度、比表面积、导电性、碘吸附值、亚甲蓝吸附值等等）（4）针对不同环境下制得的活性炭的理化性能测定结果，采取适当措施对其进行改性，提高该活性炭的性能指标。6.4物理法制备工艺流程：物料干馏炭化活化粉碎酸洗水洗脱水干燥活性炭成品活化剂化学法制备工艺流程：物料干燥浸泽炭活化漂洗待添加的隐藏文字内容2脱水干燥粉碎活性炭成品活化剂七、项目预期成果的经济、社会、环境效益分析据统计，仅绥阳镇每年就生产约3亿个木耳菌袋，东县每年生产12亿个，每一个木耳菌袋大约在1斤左右，如果按6-7吨木耳菌袋能制备出1吨活性
13、炭的话，那么整个东宁县每年就能生产出20万多吨的活性炭。一方面在一定程度上能提高人们的人均收入，改善人民生活水平，一方面能更大程度的实现资源的优化配置，其经济效益将是巨大的。 现代社会人们对生活环境质量越来越重视。木耳菌袋的随意丢弃严重影响环境卫生，掩埋在土壤中又很难被微生物分解，所以利用木耳菌袋制备活性炭能在一定程度上极大地改善日益严重环境污染问题，其社会效益也将是巨大的。八、项目的关联行动和知识产权归属和使用方式研究成果申请专利一项，发表论文12篇。项目研究先进行实验室试验阶段，再投入小规模生产，最后进行大规模产业化作业，并与当地政府部门合作招商引资，推动这一研究的产业化生产。合作方式采用技术转让、技术入股或合作中试开发的形式。九、项目总投资预算（分项列出），资金筹措及来源渠道 场地：5万平方米，按300元每平方米计算，1500万。 厂房：2万平方米，按1000元每平方米计算，2000万。 设备：（1）转炉12台，1265=780万。 （2）搅拌机12台，122=24万。 （3）烘干炉6台，68=48万。 （4）粉碎机6台套，68=48万。 （5）配套设备：泵、传送、运输等150万。 （6）锅炉6台套，650=300万合计 ：1350万 水池、配酸池、回收池、酸洗池、管道、烟囱等基础建设250万。 配套流动资金1500万。 总计 ：6600万元人民币
