Archive for the ‘实验室活动’ Category

A new Springer book “Production of Hydrogen from Renewable Resources” was published

星期二, 3 11 月, 2015

Recently, Springer has published a book entitled “Production of Hydrogen from Renewable Resources” edited by Profs. Zhen Fang, Richard L. Smith Jr.,Xinhua Qi, Springer, Hardcover ISBN 978-94-017-7329-4, 368 pages, 2015. (http://www.springer.com/cn/book/9789401773294).

As a clean energy carrier with high energy capacity, hydrogen has the potential to supplement or replace traditional fossil fuels in the near future. The use of renewable biomass resources for hydrogen production is receiving a lot of attention as a innovative and robust processes continue to demonstrate hydrogen production from many types of biomass substrates. The present text provides state-of-the-art reviews, current research and prospects of producing hydrogen by fermentation, electrochemical, bioelectrochemical, gasification, pyrolysis and solar techniques from many possible biomass resources.  Hydrogen separation, storage and applications are also covered.

This book contains 12 chapters contributed by leading experts in the field. The text is arranged into four key areas:

Part I: Bioconversion (Chapters 1-3)

Part II: Thermoconversion (Chapters 4-7)

Part III: Electrochemical and Solar Conversions (Chapters 8-10)

Part IV: Separations and Applications with Fuel Cells (Chapters 11-12)

This book reviews current research and prospects of producing hydrogen by bio, thermal and electrochemical methods. Hydrogen separation, storage and applications are also covered. The text should be of interest to students, researchers, academicians and industrialists in the areas of energy, environmental and chemical sciences, engineering, resource development, biomass processing, sustainability and the hydrogen economy.

This book is the fifth book of the Springer series entitled, “Biofuels and Biorefineries” (Prof. Zhen Fang is serving as editor-in-Chief), and the twelfth English book published by Prof. Zhen Fang since 2009.

 

斯普林格新书《可再生资源制氢》出版

陈敬妹

由方真研究员、Richard L. Smith Jr.和Xinhua Qi教授主编的新书Production of Hydrogen from Renewable Resources,最近由斯普林格公司出版发行。(精装,368页,ISBN 978-94-017-7329-4, (http://www.springer.com/cn/book/9789401773294,2015)。

作为具有高能量的清洁能源载体,氢具有替代或补充传统的化石燃料的潜力。利用可再生的生物质资源生产氢气得到了极大的关注。本书回顾了最新的研究成果,以及生物、热化学和电化学方法制氢的前景,包括氢分离、存储和应用技术。该书对在能源、环境和化学科学、工程、资源开发、生物质处理、可持续性和氢经济领域感兴趣的学生、研究人员、学者和实业家有很大的参考价值。

本书包含12章,由来自世界各地该领域的顶尖专家撰写。该书包括四个关键领域:第一部分:生物转化(第1-3章);第二部分:热化学转化(第4-7章);第三部分:电化学和太阳能转换(8-10章),第四部分:分离和应用技术,与燃料电池(11-12章)。

该书是斯普林格系列丛书“生物燃料和生物炼制”( 方真研究员担任该丛书总编辑)出版的第五本专著,也是方真研究员自2009年以来,编著出版的第十二部英语专著。

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Biodiesel production direct from high acid value oil with a novel magnetic carbonaceous acid

星期四, 2 7 月, 2015

Sulfonated activated carbon acid (AC-SO3H) can catalyze both esterification and transesterification to produce biodiesel from oils with high acid value (AV) without pretreatment. Because, activated carbon has properties like its surface oxides, reducibility, and stability in both acidic and basic media, as well as its structural resemblance to graphite , fullerenes and nanotubes to support -SO3H group well. However, the separation of AC-SO3H catalyst needs filtration or centrifugation that is energy and time consuming. So, many magnetic carbonaceous acids were successfully prepared that are easily separated by a magnet for cellulose hydrolysis, fructose dehydration and hydrolysis of polysaccharides. But these catalysts have low acid content (e.g., 1.3, 1.95 and 0.38 mmol/g) for effective biodiesel production, some have low magnetism.

Mr. Zhang Fan, a PhD student, under the guidance of Professor Zhen Fang in Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (CAS), prepared a cheap and active magnetic heterogeneous acid for the production of biodiesel from oils with high AV. First, magnetic core is formed by hydrothermal precipitation from both glucose and iron chloride and subsequent high temperature pyrolysis. The core is again hydrothermally coated with glucose and stabilized by pyrolysis, and subsequent sulfonated as acid catalyst. It was found that pyrolysis temperature at 600 °C led to excellent structure to produce catalyst with high acid density (2.79 mmol/g) and strong magnetism (14.4 Am2/kg). The catalyst presents high active, stable and recoverable in the production of Jatropha biodiesel from crude oil with high AV (17.2 mg KOH/g) with high yields for 3 cycles (90.5%, 91.8%, 90.3%), slight reduction in total acid density (2.43 vs. 2.79 mmol/g) and high catalyst recovery rate of 96.3%. It was also found that ultrasound can resist free fatty acids. High biodiesel yield (90.7%) was still achieved from high AV oil (4.8) at low US energy density (0.1 W/mL) with Na2SiO3 catalyst.

The results are published in Applied Energy and Fuel:

1. Fan Zhang, Z. Fang*, Y.T. Wang. Biodiesel production direct from high acid value oil with a novel magnetic carbonaceous acid, Applied Energy, 2015; 155: 637-647.
2. Fan Zhang, Z. Fang*, Y.T. Wang. Biodiesel production directly from oils with high acid value by magnetic Na2SiO3@Fe3O4/C catalyst and ultrasound, Fuel, 2015; 150: 370–377.

新型碳基磁性固体酸催化剂用于高酸值油脂直接转化合成生物柴油

 直接用高酸值油脂制备生物柴油是一难点和研究热点。

磺化的活性炭可用于酯化和酯交换反应催化高酸值油脂制备生物柴油。因为活性炭具有类似于表面氧化物,还原剂和稳定的酸碱基团等特性,并且它的结构与石墨,富勒烯和碳纳米管相似并可以构建-SO3H酸基团。目前,已成功地研制出磁性碳基固体酸并用于磁场回收,例如分别用于纤维素水解、果糖降解和多糖水解的催化剂,但是以上催化剂较低的酸量(如:1.3, 1.95 and 0.38 mmol/g)或较弱的磁性不适用于生物柴油制备。

中国科学院西双版纳热带植物园生物能源组,博士生张帆在方真研究员的指导下,制备出一种廉价和高活性的磁性固体酸催化剂用于高酸值油脂制备生物柴油。催化剂的制备方法:首先通过葡萄糖和氯化铁混合溶液在高温水热条件下制备碳基磁核,然后利用水热碳化葡萄糖再次包埋热处理后的碳基磁核,最后通过高温热处理后进行磺化制备碳基磁性固体酸。研究发现在600 °C温度下热处理再磺化制备的固体酸,同时具有高酸量(2.79 mmol/g)和磁饱和度(14.4 Am2/kg),该催化剂具有高活性,稳定性和可回收性,循环3次用于小桐子生物柴油(生物柴油产率:90.5%,91.8%,90.3%; 小桐子油酸值17.2 mg KOH/g)制备,催化剂酸量略有下降(2.43 vs. 2.79 mmol/g)并且具有96.3%的回收率。同时,还发现,超声波能抗自由脂肪酸:以Na2SiO3为催化剂,在较低的超声波能量密度下(0.1 W/mL),高酸值小桐子油(4.8 mg KOH/g)的生物柴油产率仍然可以达到90.7%。

相关研究成果发表在国际著名能源期刊Applied Energy和Fuel上:

1. Fan Zhang, Z. Fang*, Y.T. Wang. Biodiesel production direct from high acid value oil with a novel magnetic carbonaceous acid, Applied Energy, 2015; 155: 637-647.
2. Fan Zhang, Z. Fang*, Y.T. Wang. Biodiesel production directly from oils with high acid value by magnetic Na2SiO3@Fe3O4/C catalyst and ultrasound, Fuel, 2015; 150: 370–377.

新型碳基磁性固体酸催化剂用于高酸值油脂转化合成生物柴油

新型碳基磁性固体酸催化剂用于高酸值油脂转化合成生物柴油

 

生物能源组黄梅同学顺利通过2015年学位论文答辩

星期三, 20 5 月, 2015

5月15日,由昆明理工大学、西南林业大学、中国科学院昆明植物研究所和中国科学院西双版纳热带植物园专家组成的答辩委员会听取了由生物能源研究组2015年硕士毕业生黄梅的论文报告和答辩。经答辩委员会讨论和无记名投票表决,一致同意黄梅同学通过学位论文答辩,建议按有关规定授予理学硕士学位。在此毕业之际,向黄梅同学表示祝贺。

Master student of biomass group passed her defense of degree dissertation in 2015

In May 15th, five experts from Kunming University of Science and Technology, Southwest Forestry University, Kunming Institute of Botany, CAS (Chinese Academy of Sciences), and Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, CAS heard the report and defense of Mei HUANG, a master student of biomass group that was expected to be graduated in 2015. After discussion and secret ballot, five dissertation committee members all agreed the thesis and defense of Mei HUANG, and suggested the academic degree evaluation committee of Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, CAS award to HUANG the master’s degree in science, according to relevant regulations. Congratulation to HUANG!

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Congratulations to Ms WU for the succesful defence her dissertation

星期三, 20 5 月, 2015

Congratulations to Ms WU for the succesful defence her dissertation

Ms Xuehua WU, a joint training PhD student of Kunming University of Science and Technology and Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, CAS (Chinese Academy of Sciences), co-supervised by Prof. Hua WANG and Prof. Zhen FANG has succesfully passed her defence of dissertation on 4th May 2015.

She has successfully defended her thesis entitled “carbon-based solid acid and magnetic solid base catalyzed in biodiesl production from Jatropha oil” while the committee suggested that Kunming University of Science and Technology to award her a doctorate degree in Engineering , according to relevant authorities and subjected to regulations.

During her PhD studies, she underwent 4 years (2011-2015) of training and carried out her research project in our biomass lab. She managed to complete four research papers and one international conference paper.

Once again, Congratulations to Ms WU.

方真研究员编著的一系列生物燃料英文专著出版

星期二, 14 4 月, 2015

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方真研究员编著的一系列生物燃料英文专著出版

方真研究员于2012年受斯普林格(Springer)科技出版集团邀请出任 Springer系列丛书 -“生物燃料和生物炼制”总编辑。他领导的编委会由生物质燃料和生物质精炼领域的美国国家工程院院士(Fellow of National Academy of Engineering)、加拿大工程院院士 (Fellow of the Canadian Academy of Engineering)和来自日本东北大学(Tohoku University)的超临界流体方面的教授五位专家组成。该系列丛书每年出版两册,内容广泛涵盖生物质原料、生物燃料、生物制品、化学品、生物材料、食品和医药产品、能源规划和政策,以及加工技术等方面的知识和研究进展。它将为科学工作者、工程技术人员和政策制定者在科研和政策规划方面提供有效的参考。

截至发稿前,已出版的图书介绍如下:

1.《Production of Biofuels and Chemicals with Microwave》,编辑:方真, Richard L. Smith Jr.,Xinhua Qi, Springer,精装,271页,2015

http://www.springer.com/cn/book/9789401796118

转化生物质为化学品和生物燃料是一非常活跃的研究和开发领域,因现在的趋势是用可再生资源来代替传统化石燃料。通过把加工处理方法和微波或超声波相结合应用到生物炼制中来提高效率,可以显著地增加、过程强化以及可以实现操作时间大幅度地降低。“用微波生产生物燃料和化学品”和“用超声波生产生物燃料和化学品”是两本独立的专著,采取不同的和互补的方法进行预处理和化学转化生物质为化学品和生物燃料。

本书主要介绍微波辐射的理论和实践方面的研究现状和前景,包括微波性质、作用和温度监测;化学反应器的设计;微波、超音波、流体动力学空化和高剪切混合的协同作用;化学和催化转化木质素为化学品;热解和气化;废物生产合成气;平台化学品;藻类生物柴油;纤维素基纳米复合材料;木质纤维素预处理;绿色化学指标和能耗;以及催化热解装置处理生物质颗粒为芳烃的技术经济分析。本书是为化学和化工领域的学生、研究人员、学者和企业家特意打造的一参考资料,包括介绍性章节强调基本技术概念和它们的应用。

2.《Production of Biofuels and Chemicals with Ultrasound》,编辑:方真, Richard L. Smith Jr.,Xinhua Qi, Springer,精装,358页,2015

http://www.springer.com/cn/book/9789401796231

本书(“超音波”是上本“微波”的姐妹篇)主要介绍当前超音波技术的研究进展和前景,包括声空化在声化学中的机械原理;生物燃料合成中的物理和化学机制;酯交换和酯化反应中反应器设计;微藻生物质中提取油脂;微藻类萃取;生物柴油和生物乙醇合成;实用技术和系统;预处理生物质废物(包括木质纤维原料、粪便和污泥)生产沼气;超音波辅助制造生物质颗粒;化学-机械结合方法;淀粉基废物的利用和技术经济方法。全书12章均被同行评审和编辑以提高本书的质量、范围和主题。本书为化学和化工领域的学生、研究人员、学者和企业家特意打造的一本参考资料,包括介绍性章节强调基本技术概念和它们的应用。

3.《Near-critical and Supercritical Water and Their Applications for Biorefineries》,编辑:方真, Chunbao (Charles) Xu, Springer,精装,474页,2014

http://www.springer.com/cn/book/9789401789226

这本书介绍了近临界水(NCW)和超临界水(SCW)的基本化学知识和性质;反应器的设计准则和挑战/解决方案以及它们在生物炼制应用中最新的回顾和实践,包括:生物水热炭的制备;超临界水氧化(SCWO)废弃物;超临界水气化(SCWG)生物质和废弃物生产氢气和甲烷;水热液化生物质;化学品的生产;超临界水氧化生物燃料生产能源。同时也介绍超临界水制氢的技术和经济分析。这本书对于发展新型生物炼制技术和利用近临界水和超临界水处理各种有机废弃物,以及用可再生的生物资源生产生物能源和化学品方面的研究人员和工业界人士提供了重要的参考资料。

4.《Production of Biofuels and Chemicals with Ionic Liquids》,编辑:方真, Richard L. Smith Jr.,Xinhua Qi, Springer,精装,340页,2014

http://www.springer.com/cn/book/9789400777101

本书阐述在未来十年内利用离子液体从生物质中生产生物燃料和化学品的应用将是一个热门的研究领域,这是由于离子液体具有多功能的和迷人的性质,能溶解木质纤维素原料。本书为读者提供了最新的基础知识、评论以及该领域目前的评估和前景,包括预处理、发酵、生物质溶解、纤维素转换、反应动力学和物理特性,以及后续生产生物燃料和平台化学物质,如糖类、醛和酸类。同时也涉及到辅助方法,如催化、微波和酶技术在生物质转换中的应用。研究者和应用人员都会在各个章节中找到大量的信息。由世界各地该领域的专家撰写的这些章节为读者提供一个怎样评估使用离子液体预处理和转换生物质的路线,并开发新的方法和化学工艺。

其他已经出版专著:

5.《Pretreatment Techniques for Biofuels and Biorefineries》,编辑:方真, Springer,精装,457页,2013

http://www.springer.com/cn/book/9783642327346

这本书由世界著名的生物质预处理方法的专家参与撰写的,共19章。它包括生物质的不同类型(如糖蜜、甜菜浆、干酪乳清、甘蔗渣、废植物油、棕榈废料、稻草、秸秆和木材)和各种预处理(如物理、热、化学、物理和生物)方法用于后续生产生物燃料和化学品,如糖、乙醇、胞外多糖、生物柴油、气体和油。除了传统的预处理方法,如蒸汽、热水、水热、稀酸、有机溶剂、臭氧分解、亚硫酸盐,研磨、真菌和细菌、超声波、微波、等离子体、烘焙、制粒、气化(包括沼气)和液化方法外,还介绍和讨论了新技术,如纳米和固体催化剂、有机电解液和离子液体。这本书回顾了最新的研究进展并提供了开发生物燃料预处理技术路线指导兰图,特别是在生物技术、微生物学、化学、材料科学与工程方面领域。本书对预处理技术进行了系统的介绍,为在生物炼制方面的工作人员、学生、学者和企业家提供了一重要参考文献。

6.《Rapid Production of Micro- and Nano-particles Using Supercritical Water》,著者:方真, Springer,精装,92页,2010

http://www.springer.com/cn/book/9783642129865

这本书介绍了如何使用超临界水(SCW)合成纳米和微米氧化物、无机盐和金属颗粒近期的研究进展,以及利用超临界水沉淀法生产聚合物/生物质颗粒。这些颗粒可以用作生物质转换的催化剂、陶瓷和电子设备材料以及复合材料。颗粒很容易在一连续流动反应器中短时间内产生,也可在一批次反应器中长时间反应合成。除了合成工艺,这本书也研究了这些材料的特性。在超临界水合成中,颗粒大小、尺寸分布、晶体生长和结构以及粒子形态可以由进料浓度、pH值、压力、温度、加热和冷却速度、有机物修饰、还原或氧化环境、流量和反应时间来控制。

7.《Biodiesel – Feedstocks, Production and Applications》,编辑:方真, InTech,,精装,488页,2012

http://www.intechopen.com/books/biodiesel-feedstocks-production-and-applications

生物柴油是可再生、可生物降解、无毒和碳中性的。生物柴油应用在欧洲和美国已经商业化,它的使用在全球急剧扩大。虽然有很多关于生物柴油的书,还需要一个全面综合的教科书。这本书是全面系统地介绍生物柴油,从生产原料及其加工技术到副产品和生物柴油的综合应用。本书共17章,由世界各地的生物柴油专家撰写。章节分为4部分: 第1部分(1 – 5章)原料;第2部分(6 – 9章)生物柴油的生产方法;第3部分(10 – 13章)生物柴油副产品应用;第4部分(14 – 17章)生物柴油在发动机中的应用。这本书回顾了最新的生物柴油研究进展和应用,为生物柴油领域的学生、研究人员、科学家和技术人员提供的一本重要的参考书。

8.《Biofuels – Economy, Environment and Sustainability》,编辑:方真, InTech,,精装,386页,2013

http://www.intechopen.com/books/biofuels-economy-environment-and-sustainability

由于高油价、能源安全的需要和全球变暖问题,生物燃料获得了公众和学术界的极大关注。在生物燃料的生产及其实际应用中存在各种各样的社会、经济、环境和技术问题。这本书通过提供专业人士的观点,旨在解决这些问题。书中还涵盖了生物燃料的经济和环境影响。本文由世界各地的著名专家撰写, 共14章,内容包括生产和使用生物燃料过程中的经济、环境和可持续性。书的章节分为3部分: 第1部分(1 – 6章)原料生产的可持续性和经济性;第2部分(7-9章)生物燃料系统;第3部分(10 – 14章)生物燃料的环境分析。这本书概述了生物燃料使用中的社会、经济、环境和可持续发展的问题,为生物燃料领域的学生、研究人员、科学家和技术人员提供的一本重要的参考书。

9.《Liquid, Gaseous and Solid Biofuels – Conversion Techniques》,编辑:方真, InTech,,精装,541页,2013

http://www.intechopen.com/books/liquid-gaseous-and-solid-biofuels-conversion-techniques

生物质是一种可再生和分布于全球各地的资源,如果管理得当,可以被认为是可持续的和碳中性的。它可用各种技术被转化为高品质的气体、液体和固体生物燃料。本书介绍了生产液态和气态燃料的最新转化技术。本书共17章,由世界各地的著名专家撰写。章节分为2部分: 第1部分(1 – 12章)液体生物燃料;第2部分(13-17章)气体和其他产品的生产方法。本书概述了最新的生物燃料转化技术,为生物燃料领域的学生、研究人员、科学家和技术人员提供了一本重要的参考书。

10.《Biodiesel: Blends, Properties and Applications》,编辑:Jorge Mario Marchetti,方真, Nova,精装,293页,2011

https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=21023

生物柴油(长链脂肪酸甲酯)来自可再生油脂,如植物油或动物脂肪。它可以作为替代燃料和化石柴油的添加剂。本书收集了来自世界各地的研究成果,内容包括生物柴油混合、性质和应用。讨论的主题包括生物柴油纯化方法、生物柴油在垃圾车上废气排放的研究、固体催化剂催化甘油三酯为生物柴油、生物柴油生产中废物和副产品的转化以及用阳离子交换树脂作为固体酸催化剂生产生物柴油。

11.《Complete dissolution and oxidation of organic wastes in water: Complete dissolution and oxidation of organic wastes in supercritical water》,著者:方真, VDM,平装,192页,2009

http://www.amazon.com/Complete-dissolution-oxidation-organic-wastes/dp/3639144244

这本书是关于用超临界水溶解有机废物并利用氧气均相完全氧化该废物。首先,介绍了超临界水的性质,并利用其特有的性质溶解有机物并氧化。利用一可视的微型钻石反应器(DAC)和红外显微镜对纯有机物的相平衡进行了研究。超临界水氧化实验在一更大的批次反应器进行。从DAC可视观察到:水和纤维素、萘、苯并(a)芘以及聚苯乙烯可形成均相,当加入氧气/碳酸钠时,十氯联苯可完全溶解于超临界水。均相条件被用于氧化混合的脱墨污泥废物,它由上述的纯有机物和重金属(Pb、Cr、Cd)组成。研究发现:该污泥中的所有有机物几乎可以完全氧化,同时重金属盐沉淀为水不溶性的氧化物和盐被去除。

待出版的专著:

12.《Hydrogen Production from Renewable Resources》,编辑:方真, Richard L. Smith Jr.,Xinhua Qi, Springer,精装, 2015

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方真研究员简介:

方真  二级研究员,  博士生导师,中国农业大学生物和农业工程博士(导师:曾德超院士);加拿大麦吉尔(McGill)大学材料工程博士(导师:JA Kozinski院士)。中国科学院西双版纳热带植物园,生物能源组组长; 中国科技大学生命学院兼职教授和博导。他是快速水解技术发明人(美国专利号US patent#: 8268126, 2012),进入“2014年中国高被引学者”能源领域榜单(Elsevier-Scopus)。他担任Springer系列丛书“生物燃料和生物炼制总编辑,Journal of Technology Innovations in Renewable Energy总编辑。他是Biotechnology for Biofuels (IF 6.2,生物能源领域影响因子最高的刊物)副主编Biofuels, Bioproducts and Biorefining (IF 4.3)顾问编委, 以及9个国际期刊的编委。 主要从事:热化学和生物化学转化生物质为生物能源和附加值高的产品。同时,研究合成纳米催化剂以促进生物质转化。