粒径对污水污泥低温热解产物油特性影响研究

采用管式电炉,在惰性条件下对污水污泥进行热解实验,研究温度及污泥粒径对热解产物产率和组成成分的影响.污泥根据颗粒粒径分为1～0.5 mm,0.5～0.2 mm 和≤0.2 mm 3组,热解温度范围为250～700 ℃,油液通过连接的冷凝管收集.结果表明,粒径为0.5～0.2 mm的污泥在450 ℃时,得到最大油产率32%;同时发现污泥粒径越小达到最大产率的温度越低,热解效率越高.根据GC-MS对油液的分析结果,3种热解油所含化合物主要为单环芳烃,脂肪族化合物,含氧有机化合物,含氮化合物,甾族化合物, 卤化物,含氮的杂环化合物,多环芳烃化合物等8类.     

污泥热解产物与可回收热值分布规律研究

[目的]研究污泥热解产物及其可回收热值的分布规律。[方法]采用固定床试验系统,研究了热解温度对污泥热解产物特性的影响,着重分析了热解温度对气体产物组成、热值以及热解液热值的影响,以及污泥热解产物质量分布与热量分布随温度的变化规律。[结果]热解温度越高,气体产物的产率越高,且抑制了热解液的生成。在450~850℃下恒温热解时,650~850℃下CH4产量稳定。随着热解温度升高,CO和H2析出量显著增加,单位质量污泥产生气体热值增加。随着温度升高,热解液热值先增加后降低,在550~650℃下热解时达最大值。气液产物总热值在650~850℃下热解时最高,850℃下热解时气体热值所占比例达69.5%。[结论]该研究为污泥高效热解能源化技术的实现提供了理论依据。     

温度梯度对秸秆炭化物质产率及特性的影响

在300～700℃温度区间,玉米秸秆、水稻秸秆以每100℃为间隔,大豆秸秆以200℃为间隔,研究炭化热解,量化对比产物。结果表明,秸秆热解炭比表面积、总孔容积、pH和碱式官能团随温度升高而增加,孔径和酸式官能团随温度升高而降低;热解液随热解温度升高,酸度降低;热解气中氢气和甲烷含量随温度升高而增加。热解温度平均每升高100℃,热解炭产率平均减少9.31%,热解液产率平均增加4.55%,热解气产率平均增加4.35%。玉米秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为600、611和666℃,水稻秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为666、600和666℃。量化参数可为优化秸秆炭化工艺提供技术支持。     

万寿菊秸秆醋液的制备及对月季切花的保鲜作用

为了提高万寿菊秸秆的利用价值,解决废弃秸秆污染环境的问题,以万寿菊秸秆为原料分别制备热解温度为450、550、650℃的秸秆醋液,对其产率及化学成分等进行分析,并研究了不同热解温度和稀释倍数秸秆醋液对月季切花鲜质量及可溶性蛋白质量浓度的影响。结果表明:醋液产率随着热解温度的升高呈先增大后减小的趋势;醋液组分复杂,主要包含酮类、酚类、酸类、呋喃、酯类、醇类、醛类等,且随着热解温度的升高,醋液中酚类物质所占比例依次减小,酮类和酸类物质所占比例依次增大;除450℃稀释200倍的处理组外,喷施醋液较对照组延长月季切花的瓶插寿命1.2~3.5 d,减缓了切花鲜质量和可溶性蛋白质量浓度的降低,其中以550℃的醋液稀释500~800倍处理最佳。     

污泥热解工艺参数对残渣吸附性能的影响

[目的]优化污泥热解工艺条件及增强污泥热解残渣对小分子的吸附性能。[方法]设置不同的温度、保温时间及含水率条件,对污泥进行热解,测定不同条件下得到的热解残渣的失重率、热值、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值等指标。[结果]污泥中有机质发生热解反应的主要温度为350～550℃;温度越高,热解剩余残渣率和残渣热值越低,污泥热解越充分;在450℃时,污泥热解残渣的吸附性能最好。当保温时间延长到60 min以后,对热解结果的影响不大,从节能的角度考虑,保温时间应设定为60 min。当含水率增加到50%以后,对热解结果的影响不大,从节能的角度考虑,应将污泥含水率控制在50%之内。[结论]该研究为污泥无害化与资源化处理提供了参考依据。     

新疆棉秆热解液化工艺条件的优化

[目的]N2作保护气,用管式热解炉对新疆棉秆进行热解实验研究,确定液相产率最高时的最佳工艺条件.[方法]通过设计L9(34)正交试验及单因素实验,以液相产率为目标函数,分析讨论升温速率、热解温度、恒温时间、粒径对产率的影响.[结果]四个因素的显著性从主到次的顺序为:升温速率＞热解温度＞恒温时间＞粒径,最佳工艺条件为:升温速率27℃/min、热解温度550℃C、恒温时间20 min、粒径10 mm ＞dp ＞1mm.[结论]在最佳工艺条件下棉秆热解所得生物质油的得率为49.7;.     

热解温度对稻壳生物炭特性的影响

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结构等特性进行综合分析,以掌握热解温度对生物炭特性的影响规律。热解温度为350,450,550,650,750,850℃,气体流量600m L·min-1,热解停留时间为40min。分别采用TGA2000型工业分析仪和EL-3型元素分析仪测定稻壳炭的工业分析和元素分析,采用自动量热仪测定其低位发热量。采用pH计、电导率仪和离子色谱仪分别测定炭的pH值、总可溶性物质含量和可溶性氮含量。采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪测定稻壳炭表面官能团组成,采用物理化学吸附仪测定孔隙结构特性。结果表明:温度越高稻壳炭的产率越低,随着热解温度的增加,挥发分逐渐析出,含氢和氧官能团及含碳物质逐渐分解,而灰分增加,固定碳和低位热值先增加后降低,分别在550℃和450℃具有最高值。热解温度550~650℃制得的稻壳炭含有较高的可溶性物质含量和发达的孔隙结构特性,该结果对生物炭的制备及应用具有重要的参考意义。     

热解温度和时间对马弗炉制备生物炭的影响

为总结马弗炉制备生物炭的经验和明晰热解温度和时间对生物炭性质的影响,以玉米秸秆为原料,在不同热解温度(400,500,600℃)和时间(2,3,4,6,8h)交叉条件下,在实验室用马弗炉烧制生物炭,计算生物炭的产率,测定其碳和氮含量,并总结利用马弗炉制备生物炭的经验。结果表明:不同热解条件下,生物炭的产率为11.2%~32.1%,生物炭的碳含量为60.9%~77.3%,全氮含量为1.1%~2.8%,C/N为23.5~71.6。随着热解温度的升高,生物炭的产率降低,400℃时为20.5%~32.1%,500℃时为12.6%~19.4%,600℃时为11.4%~16.8%。随着热解时间的延长,生物炭的产率有降低的趋势。生物炭的碳含量随热解温度升高而增加(400℃时为60.9%~63.2%,500℃时为62.6%~71.8%,600℃时为66.3%~77.3%),随热解时间呈无规律变化。生物炭的全氮含量及C/N随热解时间和温度的变化没有明显的规律。对马弗炉制备生物炭的建议为:(1)烧制生物炭时,使用锡箔纸包裹坩埚外壁,可以防止秸秆被烧成灰,使生物炭的产率保持稳定,但是锡箔纸不可重复使用;(2)热解温度不要超过700℃,当超过700℃时,部分秸秆会被烧成灰,生物炭的产率很低;(3)烧制结束后,关闭马弗炉电源,待炉内温度降低后,再打开炉门,这样可以避免高温生物炭与冷空气的接触。综上所述,马弗炉热解是实验室较低温度下(小于700℃)制备生物炭的一种有效方法。     

桉树木屑热裂解制生物油的研究

利用自行设计研制的小型生物质热裂解反应器,对桉树木屑热解产油的试验条件进行了研究。结果表明,当热裂解温度为500℃,进料速率为300 g/h时,生物油的产率达到最大,达40.3%。升温速率的增加,有助于提高生物油的产率。GC-MS分析表明,桉树木屑生物油是一种成分复杂的有机化合物的混合物,含氧量较高。其主要组分为有机酸和酮类。其中乙酸含量占50.6%,羟基丙酮占10.9%。生物油经过精制加工得到高品质的生物燃油后,结合生物质热解气、生物质炭的利用,可实现生物质综合能源化利用。     

真空热解松木粉制备生物油

为研究与开拓高品位生物油的制备方法,该文以松木粉为原料,采用真空热解的方法制备生物油。讨论了150～830μm的4种不同粒径大小、400～600℃的5种不同反应温度对真空热解的影响,对其原因进行讨论与分析;并对最优条件下的真空热解气液相产物进行表征。试验结果表明,在500℃反应温度下,250～380μm粒径松木粉真空热解得到生物油产率最高,可达52．06％;真空热解生物油的黏度较低,流动性能好,高附加值化合物较多,这些特性使真空热解生物油作为提取化学品的原料成为可能,该研究为生物质制备高品位生物油提供参考。     

污泥热解特性影响因素的研究

[目的]研究污泥的热解特性及其影响因素。[方法]采用热分析的方法研究升温速率、试验终温、污泥组分、颗粒粒径和氮气吹扫量等因素对污泥热解特性的影响。[结果]污泥热解可以划分为3个阶段:第一阶段是水分析出阶段(50～150℃);第二阶段是污泥失重的主要阶段(150～530℃),热解失重是由于有机物的分解引起;第三阶段(530～800℃)失重是由于无机物和残余有机物引起。污泥热解在第二阶段是放热过程。升温速率对污泥热解特性的影响主要表现在起始温度方面,而对峰温和失重率的影响较小;试验终温的影响则主要表现在污泥的失重率上,试验终温越高,污泥的失重率越高,而对热解起始温度的影响则可以忽略;污泥组分不同,表现出的起始温度、峰温和失重率等反映污泥热解特性的主要参数不同;污泥的粒径不同,反映热解特性的主要参数起始温度、终止温度、峰温和失重率等都存在明显的差异;氮气吹扫量对污泥热解参数基本没有影响,但随着氮气吹扫量的增加,污泥的失重率增加。[结论]该研究可为污泥的热处理方法研究提供理论依据。     

大蒜秸秆的热解及其催化剂研究

针对大蒜秸秆难利用的问题,对其进行了热解研究,发现生物质内的无机盐确实可以起到热解催化的作用.同时研究了没有催化剂和有催化剂两种情况下的热解行为,发现无催化剂时大蒜秸秆在500 ～600℃间失重百分比最大,且裂解产油率随着温度升高而增加,在550℃时产油率最高,随后随着温度增加,二次裂解加剧,产油率降低;而在KOH的催化作用下产油率明显增加,产油率几乎增加了15％,但产油率峰值仍在500 ～600℃.并发现KOH促进大蒜秸秆表面皮下细胞及皮下纤维层进行分解是主要的作用.     

大蒜秸秆热解及催化剂的研究(英文)

针对大蒜秸秆难利用的问题,对其进行了热解研究,发现生物质内的无机盐确实可以起到热解催化的作用。同时研究了没有催化剂和有催化剂两种情况下的热解行为,发现无催化剂时大蒜秸秆在500~600℃间失重百分比最大,且裂解产油率随着温度升高而增加,在550℃时产油率最高,随后随着温度增加,二次裂解加剧产油率降低;而在KOH的催化作用下产油率明显增加,产油率几乎增加了15%,但产油率峰值仍在500~600℃。并发现KOH促进大蒜秸秆表面皮下细胞及皮下纤维层进行分解是主要的作用。     

生物质居里点热裂解研究

[目的]为生物质裂解的机理分析提供理论基础。[方法]利用JHP-5型居里点裂解仪,在不同的居里点温度下研究杨木屑及其磨木木质素的裂解。同时,在试验的裂解温度范围内研究温度对主要裂解液相产物的影响。[结果]通过GC-MS在线分析裂解的液相产物显示2,种原料的液相产物都为酚类物质,产物基本相同,只是杨木屑的酚类物质种类较多,并且有糠醛产生。液相产物的相对含量随温度的升高都表现为先增加后减少的变化规律,温度为445～590℃时液相主要产物的相对含量较大。[结论]居里点热裂解与气质联用分析技术已成为木质化学研究领域一个固定的技术。     

城市污泥热解重金属Cd的形态变化机理

利用纯化合物CdS、CdCO3模拟污泥中重金属Cd的主要存在形式,在污泥的热解气氛下,对CdS、CdCO3进行加热处理,并对热解产物进行X-射线衍射分析,确定产物的组成,从而探究出污泥的热解时重金属Cd的形态变化机理。结果表明,Cd的硫化物在低于800℃热解时以稳定的形态存在于污泥中,而在高于900℃会分解形成Cd单质,其反应可以用以下式子表示CdS→Cd（g）＋S;镉的碳酸盐热解时发生了以下变化：CdCO3→CdO＋CO2,CdO＋硫化物（g）→CdS,其中硫化物是污泥热解过程中产生的,高温（〉800℃）热解时生成的CdS发生再分解。     

工业碱木素热裂解特性研究

用热重分析法和热解色谱质谱联用技术(Py-GC-MS)对工业碱木素热解行为进行了初步研究,分析了工业碱木素在不同升温速率下的热分解特性。结果表明,工业碱木素的热解过程主要分为4个阶段,在200℃以下的低温区和300～500℃的中温区各有1个强烈失重峰。工业碱木素热裂解产物非常复杂,Py-GC-MS分析表明,在300℃下的热解产物中,以源于工业碱木素的聚糖热解产物为主,含有一定量的低分子木素热解构产物;在450℃下的热解产物中,以木素大分子的热解构产物为主,例如各种酚类化合物、愈创木基丙酮等酮类化合物及源于木素-碳水化合物复合体的阿魏酸等化合物。      

阻燃剂硼酸-硼砂对杨木定向刨花板热解特性的影响

为探究阻燃剂硼酸-- 硼砂对杨木定向刨花板热解特性的影响,用同步热分析仪研究了硼酸-- 硼砂阻燃杨木定向刨花板升温速率为10 ℃/min、终温700 ℃的热分解反应。结果表明:硼酸-- 硼砂对阻燃杨木定向刨花板快速热解阶段的反应起到抑制作用,使得最大失重速率对应的特征温度后移,残炭率显著增加。阻燃杨木定向刨花板的最概然机理为球形对称的3维扩散,满足Ginstling-Broushtein方程。未经阻燃处理及添加9%、12%硼酸-- 硼砂的杨木定向刨花板在快速热解阶段的反应活化能分别为101.690、116.635、129.225 kJ/mol,硼酸-- 硼砂使杨木定向刨花板在快速热解阶段所需的能量增加。      

蓝藻泥干发酵潜力研究

探讨藻泥干式发酵资源化利用的潜力。以太湖脱水藻泥为原料,进行干式厌氧发酵产沼气试验,分析蓝藻干式发酵的可行性。结果表明,接种物与蓝藻体积比为3∶7时,在恒定温度为35℃的发酵环境中发酵42d,蓝藻TS产气潜力为352.31mL/g,VS产气潜力为381.59mL/g,产气高峰时沼气中甲烷的含量为67.25%,蓝藻TS利用率为50.15%,VS利用率为52.39%,TOC利用率为53.86%。蓝藻泥可以作为发酵原料直接进行干式发酵。