造纸污泥热解特性及动力学研究

为了解污泥在氮气氛围下的热解特性,利用热重分析仪对造纸污泥进行了实验研究。实验发现,在10℃/min和20℃/min的升温速率下,污泥热解过程都经历了三个阶段的失重。实验还发现污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高。并根据对热重曲线的分析,得到污泥的反应动力学参数:频率因子和活化能。     

初温和终温对废轮胎热解产物分布影响

以热重分析和固定床热解实验为基础,研究初温和终温对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。实验结果表明:废轮胎的热解过程存在两个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率。固定床实验表明:初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃,初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO、CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为:可通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

城市生活垃圾热解和燃烧特性试验研究

用TG-DTG-DTA（热重-微分热重-差热）热分析联用技术研究了5种城市生活垃圾试样的热解和燃烧特性。考察水分和挥发分释放温度、着火温度、燃烧速率最大时温度、初始燃尽温度、最大燃烧速率和燃烧放热量等热解和燃烧特性参数;计算了热解过程和燃烧过程的动力学参数。结果表明,5种试样在热解和燃烧模式上存在差别,前段热解过程对后续燃烧过程影响明显,5种试样在热解和燃烧阶段都可用一级反应的动力学方程描述。     

污泥的热解动力学实验研究

利用热重分析法对扬子污水处理厂的污泥进行了热解动力学实验研究。实验结果表明：在20℃／min的升温速率下,热解过程中有3个失重速率较高的阶段,这3个阶段以挥发分的析出为主。通过Coats--Redfern指数积分法,求解了这3个阶段的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到污泥的热解动力学方程。     

生活垃圾热解产物中含氧物质的分布规律

采用热重分析、固定床实验、红外分析(FT-IR)研究了生活垃圾热解行为及产物中含氧物质的分布规律。用热重分析确定了生活垃圾主要失重区间(190~450℃),并计算此温度区间热解活化能为42.76 k J/mol。在热解终温为450~650℃条件下进行生活垃圾固定床热解实验,结果表明:随热解终温的增加,固体产物中氧分布率逐渐减小(39.2%~29.3%);热解气中氧分布率逐渐增加(22.1%~30.9%);热解液中氧分布率在40%左右。生活垃圾热解气中含氧成分主要是CO和CO2,在温度为450~650℃时,CO含量明显高于CO2,而CO2的释放速率则大于CO;固体产物中含氧官能团主要有—OH和C—O,其中峰面积比例顺序为C—O>—OH;热解液中含氧官能团主要有—OH、C O和C—O,其峰面积的比例顺序为—OH>C—O>C O。     

垃圾典型组分混合热解特性的实验研究

为揭示不同垃圾单组分对整体热解动力学特性的影响,通过自行设计的大物量热重分析装置就垃圾典型组分的混和热解特性进行了实验研究;并采用最小二乘法建立了热解反应动力学模型。并列出了双组分混合热解实验部分的实验结果及模型计算结果,两者吻合较好,为进一步建立垃圾综合热解神经网络模型奠定了基础。     

热分析-质谱联用技术在生物质热失重特性中的应用

利用热分析-质谱联用技术,以高纯氮气为载气对花生壳进行了详细的热重分析研究。通过观察、比较升温速率分别为5、10℃/min的TG-DTG-DSC曲线,将花生壳的热解过程分为4个阶段,发现TG-DTG曲线随升温速率的提高向高温侧移动。通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,得到了活化能、频率因子等动力学参数,表明花生壳热解是一级反应。     

钢渣对京津冀地区典型罐底油泥热解影响

为了研究钢渣对油泥热解产物的影响,以京津冀地区典型罐底油泥为研究对象,利用固定床反应器、热重分析仪对油泥热解条件及反应特性进行研究,通过单因素实验和响应面实验设计考察了热解终温、升温速率、停留时间和钢渣添加量等对热解产物产率的影响,采用气相色谱（GC）、气质联用（GC-MS）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）等对热解气体、热解回收油和热解焦表征,并对反应后固体残渣采用磁选的方式回收钢渣及分析物相组成（XRD）。热重分析（TG）表明:添加钢渣有利于油泥失重率增加。热解动力学计算表明,油泥单独热解和添加钢渣的反应的表观活化能分别为8.32,7.43 kJ/mol。固定床实验表明:当热解温度为550℃,升温速率为40℃/min,停留时间为30 min时,钢渣添加量为15%时,油泥热解回收油产率最高,达到16.03%。通过17组响应面实验设计,预测回收油产率最高可达16.12%。热解产物分析表明,添加钢渣提高了气体中H₂和CH₄产量增加,降低了CO₂产量。焦油的GC-MS分析表明,添加钢渣提高了焦油中低碳原子数成分含量。这证明了油泥和钢渣协同处置的可行性,可为热态钢渣与油泥的协同处置研究提供数据支撑。     

热分析-质谱联用分析生物垃圾热解机理

采用热分析-质谱联用技术研究了城市生活垃圾中三种生物质成分的热解过程,并采用Freeman-Carroll法定量分析了三种生物质热重动力学参数。结果表明木屑、落叶和菜叶这类生物质热解过程分为三个阶段,先是水分析出的微小失重阶段,之后是因纤维素等大分子进行交联缩聚的快速热解阶段,表现为放热效应,逸出的气体主要有H2O、CO2、C2H6/C2H4和CH4,最后是吸热脱链解聚的缓慢热解过程,逸出的小分子气体主要有CO2。     

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

为研究含聚氯乙烯医疗废物的热解特性,选取输液管和尿样盒为对象,利用差热热重分析仪,在氮气气氛下进行热重实验,探讨了二者热失重行为和机制,分析了反应过程中热量变化及热解剩余物性状,建立了反应动力学模型.结果表明,输液管和尿样盒的降解过程以主要成分PVC的热解机制为主导,分别在约200～390℃和约390～550℃区间内,呈现两段主要的热解过程,最大热解速率分别出现在315℃和470℃左右;增塑剂可降低样品脱氯的温度并增加失重率,样品复杂的成分导致失重峰不规则且不平滑;热解过程为吸热反应,呈现2个明显的阶段,分别对应试样的两段热解,热延迟的存在导致DTA峰温稍滞后于对应的DTG峰温;建立的"整体两步四反应模型"能很好地描述输液管和尿样盒的热解行为.     

麦草浆黑液提取性能试验

采用真空吸滤和挤压过滤两段组合式提取装置两次提取麦草浆黑液，能获得高且稳定的黑液提取率。探讨了黑液提取率与浆料洗涤时间、水量的关系及洗后浆所达到的洗净程度等。     

不同含水率污泥和小麦秸秆混合热解制备富氢合成气

为拓展活性污泥资源化利用方向,在固定床反应器中研究了不同含水率污泥与小麦秸秆的共热解。将不同含水率的污泥和秸秆在600~900 ℃范围内混合热解,研究了热解温度、污泥含水率和秸秆添加量对气体组成的影响。当污泥含水率一定时,随着反应器温度的升高,H₂和CO的含量逐渐增加。在相同温度下,随着污泥含水率的增加,H₂的含量呈现先增加后减少的趋势,而CO含量呈逐渐下降趋势。当污泥含水率为60%时,H₂的含量达到最大值。当热解温度为800 ℃时,制备富氢合成气的最佳比例为40%的秸秆与含水率为60%的污泥混合热解。     

草浆黑液直接碱回收技术的燃烧试验研究

探讨了草浆黑液与赤铁矿流化床燃烧反应机理和工艺参数.通过差热分析得到关联式x/x_0=1-exp(-0.012t),可用于预测草浆黑液在流化床中燃烧时碱回收的转化率.实验表明,草浆黑液碱回收转化率可高达95％以上. ’     

麦草木质素水泥混凝土减水剂研究

将从麦草造纸黑液中提取的木质素进行磺化改性,探索其作为水泥混凝土减水剂的可行性,研制了ＺＳ－３号减水剂,同时对麦草造纸黑液资源化治理工艺中产生的含磺化木质素素糖液进行了水泥混凝土减水性实验,研制了ＺＳ－２号减水剂,实验结果表明,ＺＳ－３使水泥混凝土减水率达１０％,７ｄ抗压强度增加１８％,２８ｄ抗压强度增加５％,达到水泥混凝土普通减水剂性能。ＺＳ－２使水泥混凝土减水率达１０％,７ｄ抗压强度增加７３％     

生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究

利用小麦秸秆和花生壳在300,400,600℃条件下制备生物炭,运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时探讨其对水中五氯酚(PCP)的吸附特性.结果表明,随炭化温度升高,生物炭芳香性增加,极性降低.花生壳生物炭对水中PCP的吸附效果优于小麦秸秆生物炭,3种温度制备的生物炭对PCP吸附量表现为400℃>600℃>300℃.随着生物炭添加量增大,水中PCP去除能力由81.79%提高至89.02%,生物炭的吸附量由30.32减小至5.54mg/g.生物炭对PCP的吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程.吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中PCP的吸附.     

麦草低污染制浆新技术

麦草低污染制浆新工艺采用亚硫酸钠-甲醛-蒽醌（加入少量催化剂）制浆（SFP-AQ法）,生产吨浆的COD排放总量下降30％,色度下降60％,悬浮物总量下降50％,制浆黑液的pH值下降至7～8。采用该新工艺同时还可产生表面活性好、便于利用的木素磺酸钠和其他产品,使纤维资源得到综合利用,为解决中小型草浆造纸厂的污染问题提供一条有效途径。j     

预酸析-厌氧流化床处理碱法草浆黑液的研究

对预酸析多孔高分子载体固定化微生物厌氧流化床（ＡＦＢ）处理碱法草浆黑液的效能进行了研究．结果表明，采用酸析预处理，去除了黑液中大部分难生化降解的高分子物质后，ＡＦＢ的厌氧消化潜能得到充分发挥．预酸析ＡＦＢ处理比直接ＡＦＢ处理更为有利．对黑液中木质素的化学性质研究表明，厌氧处理前后的黑液中木质素分子的基本结构单元保持不变，但分子量大的木质素有向小分子转化的趋势．通过扫描电镜观察，除了产甲烷菌外，还发现了硫酸盐还原菌和硫细菌．     

Accelerated alkalinity regulation and long-term dry-wet aging durability for bauxite residue remediated with biomass pyrolysis

Biomass fermentation provides a potential route toward the ecological disposal for the bauxite residue（BR） with high alkalinity issues. However, how to accelerate the remediation of the alkaline problem with a long-term durability is still a big challenge. Herein, we investigated the acceleration of the decomposition of straw toward organic acid species via a pyrolysis strategy as well as the pH stability during long-term dry-wet aging for the treated BR. The pH of pyrolytic BR at 300 °C is stab...     

小草浆厂黑液治理工程综合效益的评价方法与应用

建立了评价小草浆厂黑液治理工程综合效益的指标体系,运用层次分析法和效用函数法来量化黑液治理工程的综合效益,并成功地应用于山东省多个小草浆厂的综合评价与排序,从而为筛选出经过实践检验的黑液治理最佳适用技术提供重要的科学依据。