废弃电路板中环氧树脂真空热解规律的研究

真空条件下,应用程序升温管式电炉对废弃电路板中环氧树脂热解规律进行了研究.考察了不同的热解终温(200～700 ℃)、升温速率(5～30 ℃/min)、真空度(以压力表征,3～30 kPa)及保温时间(10～150 min)对热解产物产率的影响.实验结果表明,热解终温是影响热解油产率最重要的因素;选择适当的热解终温(400～550 ℃)、升温速率(15～20 ℃/min)、真空度(15 kPa)及保温时间(30 min)有利于提高热解油产率.     

含油钻屑的热解特性

在石油勘探和页岩气开采中会产生大量废弃含油钻屑,热解是实现含油钻屑废弃物资源化利用的有效途径。采用TG-FTIR研究了含油钻屑热解及产物分布特性,并在固定床上考察了温度以及热解时间对含油钻屑热解气和热解油的影响规律,对含油钻屑提取油与热解回收油成分进行了对比分析。结果表明:含油钻屑热解经历干燥脱气、轻质油热解、重质油分解和矿物质裂解4个过程;350~550℃时热解回收油与含油钻屑提取油中烃类物质组成相似,热解油可以循环利用;含油钻屑550℃下热解80 min,热解油回收率达65%,部分油发生裂解,残渣含油率仅为0.28%。     

响应面法优化超临界CO_2流体处理油基钻屑工艺

采用超临界CO2流体处理油基钻屑,考察了萃取温度、萃取压力以及分离温度对油基钻屑油相回收率的影响,在单因素实验基础上,应用响应面法最终确定超临界CO2流体处理油基钻屑的最佳条件为:萃取压力21 MPa,萃取温度55℃,分离温度64℃。各因素对油相回收率的影响依次为:萃取压力分离温度萃取温度。在最佳条件下,油相回收率为99.65%,处理后废渣油相含量0.08%,满足《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-84),同时达到GB18599-2001的Ⅱ类固废物要求,可安全处置。     

咪唑类离子液体对油基钻屑的处理

合成3种结构和性质呈规律性递变的离子液体1-烷基-3,基咪唑溴化盐[C_nIm]Br(n=8、10、12),作为萃取剂替代有机溶剂用于油基钻屑的萃取处理。研究了离子液体结构对油去除率的影响规律,发现随着阳离子烷基链长的增加,油去除率提高。通过考察离子液体种类、加量、萃取时间及pH值等对萃取效果的影响,优选[C_(12)MIm]Br为最佳萃取剂,油基钻屑与萃取液质量比为1:1、PH大于7时,萃取在20 min时就可以达到平衡,油基钻屑中油去除率大于85%,离子液体吸附损失率小于1%,分离后的离子液体可直接重复利用6次。     

镍基催化剂对污泥微波热解制生物气效能的影响

为实现污水污泥减量化、无害化及资源化的目标,在微波热解污水污泥基础上,进行了镍基催化剂对制取生物气效能影响的研究。采用元素分析对污泥元素进行检测,气/质联用分析(GC-MS)和气相色谱(GC)对热解生物气的组成和含量进行测定。实验结果表明,镍基催化剂的添加对微波热解污水污泥制取生物气有较大促进作用。5%添加量与800℃热解终温条件下具有最佳催化效果:生物气中H2、CO产量最大,H2产量由29 g/kg增加到35.8 g/kg,提升23.4%,CO产量由302.7 g/kg增加到383.3 g/kg,提升26.6%;同时催化剂还能提高热能利用效率,降低热解终温,即5%添加量在700℃热解终温时可达到空白800℃时的产气效果;镍基催化剂主要在500~600℃时发挥催化作用,加快了H2和CO的释放。微波热解污泥制取的生物气具有产量大、富含H2与CO等优点,可推动污水污泥的资源化进程。     

污泥连续式微波热解制备生物气

采用升温迅速的微波能作为热源,利用自主设计微波设备对含水率为82%(m/m)的湿污泥进行高温热解实验。采用单因素实验法,探究热解终温、停留时间、活性炭添加量对污泥热解生物气组分和含量的影响规律,确定连续式运行的最佳工况条件:热解终温900℃,停留时间50 min,活性炭添加比例为30%,热解功率1 600 W;在此基础上进行连续12h微波高温热解实验,共热解污泥56 kg,产生生物气32.26 kg,热解油10.98 kg,固体残渣12.66 kg,产气转化率高达57.8%,生物气组分H_2+CO含量高达67%,热解产物具有良好的工业利用价值。污泥热解生物气中H2S浓度超标10倍以上,而NH_3浓度未超标,硫化氢的去除技术研究值得关注。     

市政污泥热解产油影响因素及产物应用特性

利用外热式固定床反应器,研究终温、反应时间、升温速率等因素对市政污泥热解产油率的影响,并对产物特性进行了讨论。结果表明,热解终温及反应时间显著影响焦油产率,500℃是适宜的污泥热解温度,焦油产率达24.74%,温度继续升高则半焦缩聚反应强烈,热解气产率大幅增加,焦油产率基本恒定;在10℃·min~(-1)的升温速率条件下,热解终温500℃,维持20 min,焦油产率可达到平衡;升温速率对焦油产率的影响不显著,热解反应达到平衡时,不同升温速率条件下,焦油产率相似;污泥焦油组分与中低温煤焦油相近,具备提酚、制燃料油和特种油品的潜力;污泥半焦灰分高,固定碳含量低,具有一定热值,比表面积较发达,掺混燃烧、制备吸附剂是其重要的潜在利用方向。     

微波热解城市污水污泥的H2S释放影响因素研究

利用微波热解城市污水污泥是实现污泥无害化、减量化和资源化的有效出路之一,但热解过程中产生的恶臭气体(如H2S等)也会对大气环境造成严重的影响.以微波热解城市污水污泥10 min所收集的气体为研究对象,研究了热解终温、污泥含水率、升温速率及矿物催化剂种类4个因素对热解过程中H2S产量的影响.结果表明,随着热解终温的升高,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,800℃时H2S产量为5.86 mg/g(以干污泥计,下同);含水率在50％～80％时,随着含水率的增加,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,当含水率增至90％时,污泥出现了泥水分层现象,致使后续热解反应无法进行,故没有H2S产生;升温速率越快,热解反应的活化能越高,反应不易进行,H2S产量降低;添加矿物催化剂能有效固硫,且雷尼镍基催化剂的效果更好,热解终温为800℃时的H2S产量为4.15 mg/g,较不添加矿物催化剂时降低约30％;可通过铜铁吸收法和活性炭吸附两步工艺对热解产生的H2S加以吸收处理,处理后的H2S排放浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中的厂界一级标准限值.     

页岩气井油基钻屑固化处理技术

针对页岩气井油基钻屑安全处置的难题,采用无机胶凝材料辅以界面改性剂KX对其进行了固化处理,考察了PC32.5水泥、粉煤灰和活性增强材料对固化效果的综合影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜和压汞仪等测试技术,探索了固化材料对油基钻屑的固化机制。结果表明:水泥、粉煤灰和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度线性效应显著,水泥和粉煤灰、水泥和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度交互作用显著;得出了固化材料CS在14 d的最佳质量比。确定了油基钻屑固化配方为:油基钻屑+20%CS+2.2%KX,处理后油基钻屑固化体7 d无侧限抗压强度为960 k Pa,浸出液成分达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)I级要求。同时处理后油基钻屑固化体中生成了C—S—H凝胶和少量AFt,使其结构更为致密,降低了固化体中污染物的浸出。     

润滑油废白土的热解处理

以润滑油废白土为原料,利用电热解法,研究了热解终温、加热速率和CaO添加量对热解产物的影响。实验结果表明:热解终温对热解产物的影响最为显著。随着热解终温的升高,不凝气产量和产油率均迅速增加。当热解终温达到600℃时,其增加的速率逐渐缓慢增大。当控制热解终温为800℃、加热速率为16℃/min、CaO添加量为0.5%时,富氢气体产量为189.2 L/kg,气体中主要成分为H2和CH4,其含量分别为27.97%和41.64%;热解残渣含油率和重金属溶出物均低于标准规定值,热解油产率为10.98%,回收率为38.94%,其主要成分为汽油、柴油和重油3部分组成,分别含19.13%、31.35%和49.52%。     

含油污泥微波热解工艺条件优化现场实验研究

采用自主设计的30 kW大功率微波设备开展了含油污泥微波热解的现场实验,考察了吸波剂种类和添加量、热解终温、微波辐照时间、污泥处理量等对微波热解处理效果的影响.结果表明,污泥热解残渣可以作为吸波剂提高含油污泥的微波热解处理效果,综合考虑热解效果和成本,其较佳的添加量为5％(质量分数),此时污泥的除油率可达99.84％；随着热解终温的升高,污泥的除油率逐渐升高,当热解终温达到500℃时,处理后污泥的含油率降为0.200％(质量分数,下同),满足《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-84)的限值标准(石油类限值为0.3％(质量分数))；微波辐照时间对含油污泥的热解效果影响较显著,当微波辐照时间达到180 min时,处理后污泥含油率仅为0.230％；含油污泥处理量低于20 kg/次时,单位质量含油污泥完成热解消耗的电量随着处理量的增加而减少,而超过20 kg/次时,耗电量随着处理量的增加而增加,因此本实验所用设备较经济的含油污泥处理量为20 kg/次.     

城市污泥热解中试系统集成一体化研究及运行效果评估

为了促进城市污泥热解工艺的工程化应用,组建了污泥热解系统、热解产物分离回收利用系统、废气净化排放系统于一体较完整的热解中试装置,在实现污泥有效处置的同时也实现了高值能源回收利用。中试工况优化,较好工况为：热解时间30-40 min,热解终温450-500℃,在此条件下,干化污泥（含水率5%）减量率为50%;热值为33.8 MJ/kg的热解油产率为17.1%左右。通过对中试运行效果的评估,得出热解油和热解气两者能量或污泥炭自身能量可供干化污泥热解本身所需能量,从而为推动污水污泥热解工艺的工程化利用提供了支持。     

页岩气油基钻屑降解菌群的构建及其降解特性

以柴油作为唯一碳源,经过富集驯化,筛选出7株石油烃降解菌单菌,并分别测定其对柴油和油基钻屑的降解效能,利用其中4种菌(K-2、K-3、K-6和K-7)构建复合菌群对油基钻屑进行进一步降解试验。结果表明:(1)K-7对柴油和油基钻屑降解能力最强,降解率分别可达67.5%和28.8%;(2)最佳的复合菌群组合为K-3、K-6和K-7,其对油基钻屑的降解率达到了37.5%,较单菌最优降解率提高约30.2%;(3)气相色谱质谱分析表明,复合菌群能有效降解油基钻屑中的烷烃和芳香烃,对长链烷烃、支链烷烃、烷基萘芳香烃均具有较强的降解能力;(4)生理生化鉴定,初步判断K-6为红酵母菌属(Rhodotorula sp.),K-2、K-3、K-7均为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。     

城市有机垃圾热解过程中NH_3、H_2S和HCl的析出特性

为了对城市有机垃圾热解过程中NH_3、H_2S和HCl的析出特性进行研究,采用箱式气氛炉在500~800℃热解终温下进行热解实验。热解过程中产生的NH3、H2S和HCl分别用硼酸溶液、乙酸锌-乙酸钠溶液以及Na OH溶液吸收,并分别采用分光光度法和滴定法进行量化。实验结果表明:NH3-N、H2S-S和HCl-Cl的析出率随着温度的升高而增加,热解终温为500、600、700和800℃时,NH3-N的析出率分别为39%、40%、30%和44%,H_2S-S的析出率分别为18%、22%、25%和26%,HCl-Cl的析出率分别为68%、71%、76%和85%;热解终温控制在700℃有利于减少NH3-N的析出,低温热解(500℃)有利于减少H2S和HCl的析出;热解炭中S和Cl的残留率随着热解终温的升高而降低,终温800℃时的残留率分别为41%和5%。     

废弃印刷线路板最佳分离参数的实验研究

为研究废弃印刷线路板的热解特性,确定金属和非金属分离的热解最佳参数,用差热-热重联用分析仪对FR-4型印刷线路板进行了热失重分析,并对影响废弃印刷线路板中金属和非金属分离效果的升温速率、颗粒尺寸、热解终温和保温时间等主要因素进行了实验研究。结果表明,FR-4型线路板在320~360℃区间热失重速率达到最大值;升温速率越高,热解起始温度、终止温度和失重峰温也越高,显著失重过程持续的时间越长;当热解终温相同时,升温速率对FR-4型线路板的热失重率影响很小。综合考虑FR-4型废弃印刷线路板中金属和非金属的分离效果、热解装置的设计、热解过程的能耗以及运行过程的控制等因素,最佳热解参数建议设定为升温速率为10℃/min,热解终温为500℃,保温时间取30 min为宜。     

热解条件对硫酸钙/污泥基生物炭中Pb、Ni形态分布及生态风险的影响

以污泥为原料,硫酸钙为添加剂,采用热解法制备了硫酸钙/污泥基生物炭,考察了硫酸钙添加量、热解温度、升温速率及保温时间对生物炭中Pb、Ni形态分布的影响,并利用生态风险评价指数(RAC)对优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的Pb、Ni进行了生态风险评价。结果显示,优化热解条件为:硫酸钙添加量2.5%(质量分数)、热解温度750℃、升温速率2℃/min、保温时间15min。该优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的重金属Pb、Ni的生态风险分别为无风险、低风险,相对于污泥(低风险、中等风险)明显降低。     

热解条件对废旧电路板真空热解油的成分的影响

采用GC/MS检测,研究最终温度(400、500和600℃)和升温速率(5、10和15℃/min)对废旧电路板真空热解油的成分的影响。研究表明,最终温度过高(600℃)、升温速率较小(5℃/min)或较大(15℃/min)都不利于热解油的形成,反而增大不凝气的产量。升高最终温度会增强较低碳数物质的热解效果,产生更多的不凝气;但同时也会限制较高碳数物质的热解,出现较多的环化、聚合反应生成结构复杂的物质。升温速率较高(15℃/min),会产生大量不饱和物质,其在后续发生环化、聚合等反应,生成更多的C14~C18,C6~C9含量则大幅下降。从热解油产量和GC/MS检测结果看,升温速率为10℃/min、最终温度为500℃和恒温1 h,热解充分,热解油C6~C9含量高,有较高的综合利用价值。     

不干胶废弃物热解焦燃烧特性

采用非等温热重分析和固定床热解实验研究了不干胶废弃物热解焦生成特性及热解焦燃烧特性,并计算了不同升温速率下热解焦的燃烧动力学参数。结果表明,不干胶废弃物热解焦产率随温度升高而逐渐降低,当热解终温在400~700℃时,热解焦产率在34.64%~22.03%之间;空气气氛下热解焦燃烧过程包括3个阶段:挥发分燃烧阶段(390~600℃)、混合燃烧阶段(390~600℃)和残炭燃烧与矿物分解阶段(650℃);升温速率对热解焦燃烧效果作用明显,升温速率越大,燃烧特性指数越高,燃烧稳定性越好;热解焦燃烧过程可以通过3个一级反应描述,当升温速率为40℃/min时热解焦燃烧各阶段表观活化能明显降低,表明升温速率提高有助于热解焦的燃烧反应活性,更有利于燃烧反应的进行。     

灰色预测模型及分布活化能模型在废电路板热解中的应用

分别在管式炉反应器和热天平上对废电路板的热解行为进行实验研究。在管式炉反应器上考察了在同一升温速率（20 K/min）下不同热解终温 (400、500、600、700和800℃) 对废电路板热解产物产率的影响。在相关实验数据的基础上尝试用灰色理论及方法建立基于热解终温的废电路板热解灰色产率预测模型GM(1,1)，预测结果与实验数据对比表明，该预测模型精度较高，能够较好地对不同热解终温下废电路板热解产物产率进行预测。此外，在热天平上获得的不同升温速率（10、15和20 K/min）下的热失重曲线表明，废电路板的失重速率峰随升温速率的提高逐渐向高温侧移动。采用分布活化能模型对废电路板热失重曲线进行动力学分析，获得废电路板热解活化能的变化曲线。计算结果表明，废电路板热解过程中活化能并不是单一数值，而是随失重率变化的一个函数。所得废电路板热解活化能值在140～250 kJ/mol范围内变化，当失重率在10%～60%之间，活化能值总体呈缓慢上升的趋势，但当失重率＞60%时，活化能值由155.4 kJ/mol迅速增加到244.4 kJ/mol。     

含油钻屑高效除油剂及除油机理研究

油基钻井液在复杂井、深井的钻井作业中受到越来越多的使用和重视,但相应也产生了大量的废弃含油钻屑,带来了环境污染问题。针对含油钻屑的特点,研制了一种高效除油剂HBS-6,在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、溶剂和软水剂等组分的协同作用下,利用强化分离设备,实现了钻屑含油的去除与无害化处置,含油钻屑除油率达90%以上。同时,还采用红外光谱、气相色谱和液相色谱等分析手段,研究了除油剂HBS-6的作用机理。HBS-6含有HLB值高且能生物降解的阴离子表面活性剂,以保证除油剂的清洗能力和环保性,同时还采用HLB值低的非离子表面活性剂,以提高对油的乳化和除油能力,为含油钻屑的无害化处理拓展了一条新的技术途径。