生物炭水凝胶怎么做

1. 如何制造医用水凝胶

医用水凝胶有很多种类。总体来说是以去离子水加上一些高分子共聚物和交联剂等物质组成凝胶状。
如一种水凝胶以丙烯酰胺、丙烯酸羟基酯或甲基丙烯酸羟基酯及交联剂的共聚物与去离子纯水组成，共聚物的重量百分比为2-10％，去离子纯水的重量百分比为90-98％。
具体配方不公开的。

2. 据说能拯救世界的生物炭，究竟适不适合用来做肥料

说个大家都知道的——黑土地。黑壤之所以那么肥沃那么黑，除了含有丰富的腐殖质外，还因为它含有炭。早在上世纪，印第安人就开始将炭和有机质掺入土中，制造肥沃的黑土，而这种炭在今天，就被称为生物炭。

一般来说，生物炭是在低氧环境下，通过高温裂解木材、秸秆等材料，使其碳化形成的。听起来制作简单，但可千万别小看它。

《用生物炭管理环境》一书中，据康奈尔大学的生物炭研究者们估算，生物炭每年可吸收10亿吨温室气体，如果大规模生产生物炭，可以帮助减缓全球气候变化。

研究结果表明，制造生物炭是一种固定二氧化碳的经济可行的方式，不仅固化了树木和作物内已吸收的二氧化碳，其产物“生物碳”保存在土壤中，几千年都不会发生变化，生产可再生能源的同时，还提高了土壤肥力，提高农作物产量。

生物炭填埋还有利于改善土壤排水系统，并将80%左右的诸如一氧化氮和甲烷等温室气体封存在土壤中，阻止其排放到大气中。

这种用生物炭锁定碳的理念已经赢得像詹姆斯·拉夫洛克这样重量级科学家的支持。

我国农业恰逢秸秆还田技术蓬勃发展，生物炭的宣传也就不足为奇了。

不过我国主要是用废弃的秸秆进行操作，与其焚烧秸秆，不如制成生物炭试试效果，而且就实际施用情况来看，对瘠薄的土地确实有一定效果。

3. 炭气凝胶的制备方法

炭气凝胶的制备一般可分为三个步骤：即形成有机凝胶、超临界干燥和炭化。其中有机凝胶的形成可得到具有三维空间网络状的结构凝胶；超临界干燥可以维持凝胶的织构而把孔隙内的溶剂脱除；炭化使得凝胶织构强化，增加了机械性能，并保持有机凝胶织构。 (Super-critical drying)
超临界流体概念的提出可追溯到一百多年前。而超临界流体干燥技术是Kistler S.S开创的。超临界流体无汽液界面而兼有液体和气体性质，具有特殊的溶解度、易调变的密度、较低的粘度和较高的传质速率等特点，因此干燥过程中可维持凝胶结构。超临界干燥介质多采用醇类等有机溶剂，由于其易燃易爆及Air Glass实验室的事故，迫使研究者开发新的干燥介质。Tewari P H等采用二氧化碳作为超临界干燥介质，降低了干燥温度，提高了安全性，干燥时间较长。但多采用CO2干燥介质。 RF气凝胶的密度范围0.03~0.60g/cm 3，比表面积350~900m2/g．典型孔隙尺寸小于50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，暗红色透明。RF气凝胶在惰性气氛或真空条件下炭化得到玻璃状炭气凝胶。在炭化时，升温速率和气氛对炭气凝胶性能有重要影响，一般情况下炭化收率不大于50% 。但炭气凝胶基本继承了RF气凝胶的织构，这归因于经历的炭化是固相炭化反应。
常见制备方法
以间苯二酚和甲醛为原料在碱性催化剂的作用下形成凝胶，然后以二氧化碳为介质进行超临界干燥制得有机气凝胶，再将有机气凝胶在惰性气体保护下高温热解即得碳气凝胶。这种方法的缺陷在于制备凝胶时必须有碱性催化剂的催化，当催化剂浓度较高时凝胶在超临界干燥和碳化过程中均有很大收缩，难以得到低密度的碳气凝胶，而当催化剂浓度较低时往往得不到凝胶，而且制备周期长、工艺复杂，并难以控制。

4. 水凝胶成胶方法 温敏水凝胶的具体做法

1、它们在水中可迅速溶胀至一平衡体积而仍能保持其形状和三维空间网络结构，并在一定的条件下脱水退溶胀，是一类集吸水、保水、缓释于一体并且发展迅速的功能高分子材料。

2、水凝胶溶胀过程中溶剂在凝胶中以两种方式进行渗透:溶剂分子直接扩散到网络的外表面或内部（与凝胶体积无关）;网络的扩张引起聚合物链在溶剂中的运动。后一过程取决于互扩散系数，通常比溶剂扩散系数小几个数量级，因此膨胀速率主要取决于凝胶网络在溶剂中的运动，由互扩散系数来表征。

3、环境敏感水凝胶为一类能自身感知、处理并可做功而响应外界环境细微变化或刺激的水凝胶。自80年代中期以来，有关研究日趋活跃。所谓外部刺激包括温度、pH、离子强度、电场、外加应力、光（包括可见光和紫外光）和特异化学物质刺激或几种刺激的同时作用。

4、水凝胶的制备方法一般有两种∶一种是烯类单体在交联剂存在下聚合而成，称为化学凝胶；另一种是由水溶性聚合物直接交联得到，这种交联既可为共价键型也可为非共价键型。非共价键交联型即为物理凝胶，其中的聚合物链可通过不同的相互作用如氢键、疏水缔合、静电作用形成结合区。此外，也可使用辐射交联法制备水凝胶。

5、温敏水凝胶是吸水（或溶剂）量在某一温度有突变的一类水凝胶，溶胀比发生突变时的温度即为敏感温度。由于其温度敏感性大，有较大的溶胀比，且敏感温度与人们接近，这使得其在物料分离、固定化酶、免疫分析、药物释放等方面有广阔的用途。

6、其温度敏感性较低，溶胀比较低，从而其应用范围较窄。本发明利用聚环氧乙烷、羟丙基丙烯酸酯、甲基纤维素、聚乙二醇等为原料，开发一种温度敏感性高、溶胀比大、应用范围广的温敏水凝胶。

5. 关于活性炭的制作工艺，详细一点，谢啦

1．化学活化法化学活化法是把化学药品加入原料中，然后在惰性气体介质中加热，同时进行炭化和活化的一种方法，通常采用锯屑等植物性原料．药品活化法有三大缺点：① 对设备腐蚀性很大；② 污染环境；③活性炭中残留有化学药品活化剂，应用方面受到限制．1．1．氯化锌法氯化锌法制造工艺为在原料中加人重量是原料0．5～4倍、比重为1．8左右的浓氯化锌溶液并进行混合，让氯化锌浸渍，然后在回转炉中隔绝空气加热600-700℃ ，由于氯化锌的脱水作用，原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出，形成多孔性结构发达的炭。1.2 磷酸法磷酸活化原则上是将精细粉碎的原料与磷酸溶液混合，接着混合物被烘干，并在转炉内加热到400～600℃ ，众所熟知的工艺过程是在较高的温度下(1100℃ )进行的．1.3 以碱为活化剂的化学活化法近来，以氢氧化钾等碱性活化剂的化学活化法引人注目．将煤焦与氢氧化钾混合，在氩气流中进行低温、高温二次热处理，制得比表面积为2 918 平米／克的活性炭．选用经一次炭化核桃壳或石油焦，加入1～ 5倍氢氧化钾，充分混合，系统通氮气保护，低温脱水，高温活化，可制得高比表面积活性炭。美国Standard Oil公司于1971～1974的4年中申请了五篇用石油焦制备活性炭的专利，其要点为：用硝酸将石油焦氧化成石油焦酸，然后在不同的工艺条件下用过量的氢氧化钾活化，制得比表面积在1 000-2 600 m ／g的活性炭．这种活化方法收率低，工艺繁琐复杂，物料处理困难，未能在工业上应用．因此该公司又于1978年公开了用3倍量的氢氧化钾在850℃ 活化石油焦的专利．日本Kansal Coke and Chemicals公司在800℃ 减压条件下用3倍量的氢氧化钾直接活化石油焦制得 比表面>3 000 平米 ／克的活性炭。 1.2 气体活化法气体活化法是把原料炭化以后，用水蒸气、二氧化碳、空气、烟道气等，在600～1 200℃ 下进行活化的方法．它的主要工序为炭化和活化，炭化就是将原料加热，预先除去其中的挥发成分，制成适合于下一步活化用的炭化料．炭化过程分为400℃ 以下的一次分解反应，400～700℃ 的氧键断裂反应，700～1 000℃ 的脱氧反应等三个反应阶段，原料无论是链状分子物质还是芳香族分子物质，经过上述三个反应阶段获得缩合苯环平面状分子而形成三向网状结构的炭化物。炭化物的吸附能力低，这是由于炭中含有一部分碳氢化合物、细孔容积小以及细孔被堵塞等原因所致．活化阶段通常由在大约900℃ 下，把炭暴露于氧化性气体介质中，进行处理而构成．活化的第一阶段，除去被吸附质并使被堵塞的细孔开放；进一步活化，使原来的细孔和通路扩大；随后，由于碳质结构反应性能高的部分的选择性氧化而形成微孔组织。1.2.1 微波加热法制活性炭含碳原料在600℃ 以上的温度下进行预热处理，与水蒸气、二氧化碳、含氧气体或活化产生的气体接触，以微波直接加热，即可完成活化．但由通常活化方法能制得活性炭的煤类、石油类、木质类等原料，想用微波加热到完全活化温度是不可能的．例如煤、沥青、木材等原料，若照射微波，最初因水分发热，温度可达100℃ 左右，然后当水分蒸发完 ，发热极小，要升温到100℃ 以上，或不可能或需很长的时间．1.2.2 活性炭微波加热蒸汽活化法微波加热蒸汽活化法能使活性炭内部表面积显着扩大．具体过程为：先将原料制成一定粒度和比重，通入水蒸气充分搅拌，使其均匀湿润，根据毛细管现象，植物纤维素原料的各纤维间的微孔中存在着游离水分，从而使原料湿润膨胀，然后，以这些游离水分为电解质，用微波放射，游离水分急剧蒸发，产生蒸汽压，从原料内部向外爆发性压出．如此急剧作用，使纤维间的空间扩大，同时急剧干燥，并产生无数龟裂，原料的多孔结构更为显着，内部表面积进一步扩大．再连续干馏炭化，同时通以蒸汽，蒸汽不断地流到原料的多孔和龟裂的地方，抑制和排除碳化氢的固着，直至炭化完毕，能很好地保持其多孔结构。1.3药品活化和气体活化的配合使用气体活化和药品活化有时还配合起来使用．对受过药品活化处理的炭，进一步进行水蒸气活化，有时能制造出特殊细孔分布的产品，并使幅度很广的细孔数增加．用活性炭处理含有会堵塞炭的细孔的那样物质的气体时，例如，用粒状活性炭从城市煤气中吸附除去苯时，活性炭的细孔被城市煤气中的二烯烃堵塞而迅速老化．为制造这种情况下能使用的活性炭，曾应用过这种配合使用的活化方法．勒吉公司的苯佐尔邦牌活性炭就是有代表性的这类活性炭。1.4 连续炭化活化法用比较简单的流动加热炉连续进行炭化和限制氧化活化的活性炭生产方法，并且操作省工、产品质量较好．该方法特点是：把含水率调整到l5％ ～30％ 的活性炭原料，连续地送入流动加热炉，同时由炉底鼓入适量的空气，使炉内进行炭化和限制氧化活化，在原料入炉前到载入炉时，仅向炉内送入少量火种，加上从炉的下部鼓入适量空气，促使原料部分燃烧，以便加热原料本身．炉内温度和炭化速度靠鼓入空气量和投料量进行调整．鼓风除用于原料部分燃烧和加热外，还用于使炭化过程中的粒子流态化和连续不断进行的活化反应中。1．5流化床一步法制造活性炭流化床一步法制造活性炭上是近年来发展的煤制活性炭新工艺．该法将原料筛分后直接送入流化床，在初始流化速度下炭化和活化，活化温度和活化气体分布均匀，可有效地活化反应原料．既可处理粉状原料也可处理粒状原料，生产工艺还简单，受到了高度重视．英国国家煤炭局采用该法生产无烟煤活性炭已投入商业运行．但单段流化床一般适合间歇操作，连续操作活化不均匀．田崎米四研究表明，流化床段数的增加，可使连续操作与间歇操作收到相同的活化产品．但该工艺制造成型活性炭时磨损严重，如把粉煤细粒子与成型原料混合活化，磨损可大大减轻，可同时制取粉状和粒状活性炭．工艺比加入惰性细粒子简单，设备生产能力也大．1.6 快速炭化活化法研究者认为，利用快速热解工艺可以生产廉价的活性炭，这种活性炭有良好的吸附性能，使用后不需再生，可直接用作气化原料．已有的实验研究结果表明快速热解可显着提高活性炭比表面积，在快速热解过程中引入高温水蒸气介质，对活性炭表面结构有显着影响．邱介山等用落下床辐射炉，以碳酸钾为催化剂，探讨黄县褐煤在水蒸气介质中催化快速炭化生产活性炭的可能性．结果表明：实验中所得活性炭的空隙结构指标和吸附性能指标已达到或接近某些市售活性炭的水平．1.7褐煤半焦压块活化工艺目前褐煤制活性炭应用较为普遍的是褐煤半焦压块活化工艺．这种工艺首先将褐煤炭化，然后将半焦粉碎至0．1mm以下，加入沥青粘结剂成型压块，粉碎压块后加入活化炉活化，经筛分或磨细可制得粒状或粉状活性炭．澳大利亚和欧洲采用的都是这种工艺．1.8 其它的生产方法张双全等探讨了以硝酸盐为主的氧化性复合催化剂制备煤基活性炭的新工艺，利用该催化剂将催化和氧化统一起来．结果表明，硝酸钡的活性差，不宜作为催化剂使用；钾化合物是制造活性炭的良好催化剂；助催化剂磷在活性炭空隙结构发展上起着重要的作用；原料中的灰分对催化剂效能的发挥起阻碍作用；实验的复合催化剂可以提高活化反应速度l倍以上，在相同烧失率时获得较高的吸附性能，或在相同的烧失率时提高活化得率，从而降低活性炭的生产成本．澳大利亚Robert将20％氢氧化钾溶液70～75 ml与干燥原煤或酸洗煤20 g混成凝胶膏状，用压塑机压制出直径6 mm的煤段，干燥后直径变为3 mm，坚硬，然后在900℃ 氮气保护下馏16 h，干馏炭用稀酸浸提回收钾盐后制得产品．原煤活性炭表面积为l 340 m ／g，酸洗煤活性炭的为l 500 平米／g．在美国也开发类似工艺，但氢氧化钾用量更大，制得粉状活性炭表面积高达3 000 平米 ／g．但是在美国将原料褐煤及次烟煤用稀酸(如磷酸)处理，处理目的主要不是浸出矿物质，而是使煤中的一些成分交联，然后直接压块活化制造活性炭，产量和活性都大大提高．2活性炭制备的发展趋势2．1活性炭原料方面传统的活性炭制备多以木材、木炭、木屑、椰子壳、果核等为原料，随着社会环保意识的增强，尤其是1998年发生在长江、松花江、嫩江流域的特大洪水使人们已切身体会到生态恶化对民族生存和可持续发展的巨大负面影响，国家迅速对自然林禁伐．致使木材、木炭的来源萎缩，即制备活性炭的原料受到极大地限制，价格也呈上涨趋势，在此形势下，利用切实可行的新工艺，以矿物质原料代替生物质原料制备活性炭具有重大的前途和意义．2．2活性炭制备方法由于活性炭原料的广泛性，同时，同一材质也因地理环境、自然条件的不同而不同，有时成分差异很大，如用同一种制备方法，使活性炭的质量以及材料的最大利用率受到极大限制．因此，今后活性炭的制备将在传统的制备基础上朝着多样化、新颖性、针对性发展．随着活性炭新的应用领域的出现以及对性能更好的新产品的需求，开发节能、高效新工艺、新设备、提高产品质量、降低生产成本成为活性炭行业的重要任务．

6. 炭气凝胶的应用

炭气凝胶有很高的比表面和孔体积，而且其孔径可控，是比较理想的模板材料。用表面活性剂合成中孔氧化铝，在去除表面活性剂时，会导致其中孔结构的塌陷，而且原料醇盐比较昂贵，它们的水解速率也难以控制。而用炭气凝胶I副为模板，只需将硝酸铝水溶液渗透到炭气凝胶中，然后进行简单的干燥和煅烧即可。通过调整气凝胶的结构就可控制氧化铝的孔体系。同时它可以作为模板制备中孔的沸石Y¨和ZSM-5，除了沸石本身所拥有的微孔外，还引进中孔，扩展了沸石的应用范围。

7. 化学：生物材料水凝胶怎么到处都有在用，那是真正的水凝胶吗

水凝胶是一大类物质的总称，只要构成这种凝胶的高分子是亲水性的，都可以称作是水凝胶，比如常见的果冻、豆腐，分子生物学实验中用到的聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶等都属于水凝胶。所以很多物质都称作水凝胶从概念上说是没问题的。

8. 生物炭对土壤中重金属Cd吸附解析实验怎么做

就是将土壤样先溶解到一定时间，再通过生物炭；动态的应该搅拌一定时间，并根据时间不同时间在经过生物炭试验。

9. 外韧内强的新型水凝胶是怎么做出来的