生活垃圾与木薯茎共热解制油试验研究

选取木薯茎作为与生活垃圾共热解的试验物料,采用热重分析(TG-DTG)、动力学分析、红外分析(FTIR)等方法,研究不同比例木薯茎对生活垃圾热解产物的影响、最佳添加量及协同作用。结果表明:热解主要分为脱水、热解和炭化3个阶段,生活垃圾与木薯茎混合共热解的温度区间主要在200~550℃;生活垃圾、木薯茎及20%木薯茎与生活垃圾混合的热解活化能分别为50.72、37.72及43.36 k J/mol,添加一定量的木薯茎可以降低生活垃圾热解的表观活化能,并对生活垃圾的热解具有一定的促进作用;木薯茎最佳添加量为20%,热解液的产率提高了6.24%;与生活垃圾单独热解相比,添加20%木薯茎的共热解油中羧酸、醇、酚的含量有所减少,有利于脱氧、脱酸,提高热解油的热值,增加热解液的有机物种类与数量。     

外卖塑料包装热解动力学研究——基于无模型和模型拟合法

在非等温条件下对外卖包装中的塑料组分进行热重实验,结果显示单组分聚丙烯（PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯（PS）及其混合物（PP/HDPE/PS）的热解过程一步完成.针对混合塑料的复杂热解反应过程,提出了一种无模型方法和模型拟合法结合逐步获得完整动力学参数的方法,使结果更具可信度.采用无模型方法（K-A-S、F-W-O和Starink）研究了单组分及其混合物热解过程的动力学参数,得到PP、HDPE、PS和PP/HDPE/PS热解过程的平均活化能（E）分别为224.7,238.5,194.1和179.3kJ/mol.在升温速率为20K/min条件下,以无模型方法得到的活化能和模型拟合法（Malek和C-R）结果作为逻辑判定依据,总结了单组分及其混合物的热解机理均属于随机成核随后生长.分析了动力学参数间存在的补偿效应,并构建了补偿效应方程.本论文的研究可为外卖塑料垃圾热解工艺参数的优化和热解反应器的设计提供有力的支撑.     

热重法研究模化城市生活垃圾燃烧和热解特性

利用热重技术研究了模化城市生活垃圾(model municipal solid waste，MMSW)的热解和燃烧过程的特性。结果表明，在小于300℃的温度范围内，热解和燃烧的失重曲线基本一致，不同升温速率对失重特性有影响。利用分峰拟合处理技术对MMSW热处理过程的DSC曲线进行分析，发现MMSW燃烧和热解的失重特性基本上是所含物质失重特性的叠加。对MMSW热处理过程进行动力学分析，计算结果表明反应级数在1．2～1．8之间，化学反应的平均活化能在30～50kJ／mol之间。     

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。     

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。     

城市生活垃圾与园林废物的热解实验

以城市生活垃圾与园林废弃的松木和柏木作为实验原料,采用实验室固定床反应器进行共热解实验研究,考察了松木、柏木添加对生活垃圾热解失重率、热解产物产率的影响,利用GC-MS、FT-IR分析热解油成分。实验结果表明:生活垃圾和松木(4∶1)、柏木(3∶2)共热解时热解油产率分别增加了6. 6,4. 7百分点,热解油的热值分别提高10. 31,8. 01 MJ/kg;混合物在热解过程中出现明显的协同作用,共热解最大失重率比生活垃圾单独热解分别增加了11,8百分点;热解动力学分析表明,共热解反应的表观活化能较单独热解时分别降低了3. 85,6. 10 k J/mol;热解油的GC-MS及FT-IR分析表明,共热解降低了醇类、羧酸类、脂肪烃类等含氧有机物含量,提高了热解油的热值,使热解油品质得到有效改善。     

常见塑料的热解特性及其动力学分析

研究塑料废弃物的热解特性有助于实现其清洁高效转化利用。借助热重技术总结对比了高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和聚丙烯的不同升温速率(10,20,30,40,50℃/min)热解及不同催化剂(HZSM-5、Hβ和HUSY)催化热解的特性及规律。升温速率的增长使反应出现热迟滞现象,催化剂的加入对样品热解速率提高的效果也不尽相同。为了提供更有力的理论支持,运用3种动力学分析方法Coats-Redfern (CR)、Flynn-Wall-Ozawa (FWO)和分布式活化能法(DAEM),对样品在不同条件下的动力学参数进行计算和分析。CR模型验证了各热解反应符合一级化学反应模型并发现催化剂可以大幅降低反应活化能;FWO法和DAEM得到的表观活化能数值接近。DAEM模型显示活化能在转化率α增长的过程中先上升再逐步下降,在α=40%～50%时活化能最高,且包含动力学补偿效应。     

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

废弃阻燃塑料热失重行为与分解规律的研究

文章主要是研究废弃电子产品阻燃材料的热解回收方法;主要研究废弃阻燃塑料的热失重规律和热分解产物,以印刷线路板为原料利用差热热重分析仪和热裂解色谱和质谱进行了实验室规模热解实验.结果表明:热失重反应的平均活化能为182.294 kJ/mol,指前因子为3.07×1011s-1,反应的温度区间为580K～600K;随着升温...     

轧钢含油污泥的热解与动力学分析

利用热重分析仪对一种轧钢含油污泥的热解过程进行了研究,结合元素分析仪、X射线衍射光谱仪和X射线荧光光谱仪对污泥组成的测试结果,解析热解过程中发生的热化学转化和动力学特性.结果表明,在174~447℃范围内,轧钢含油污泥中的油分依次发生挥发和热分解反应,产生的热解炭在652~863℃范围内与残渣中的金属氧化物发生还原反应.使用多重扫描速率的等转化率法对轧钢含油污泥的油分热转化过程进行了动力学分析,获得了表观活化能随转化率的变化曲线,结果表明随着热转化过程的进行,反应的表观活化能不断增大,以α=0.6为界限分为热挥发和热分解2个阶段,对应的平均表观活化能分别为117,186k J/mol;通过对油分与轧钢含油污泥表观活化能变化曲线的比较,发现残渣的存在可以降低油分在蒸发过程中的表观活化能.     

烟气中CO2/O2气氛对稻壳流化床热解制炭的影响规律

烟气常用作流化床热解的气体热载体,而烟气中低浓度的CO₂、O₂等成分对流化床热解制炭的影响少有报道。在自行搭建的小型流化床实验台上开展了不同气氛（不同N₂/O₂/CO₂体积比,简单模拟烟气氛围）下稻壳热解制备生物炭试验研究,获得了稻壳热解三相产物产率分布规律、稻壳生物炭工业分析特性基本特征,通过FTIR、BET手段分析了生物炭表面官能团及多孔结构变化情况,同时探究了不同O₂浓度下稻壳热解制炭能量转移特性。结果表明:提高O₂和CO₂浓度均有利于热解产物由固相向气相转移,会降低炭产率、降低生物炭中有机组分含量,但有利于生物炭表面形成多孔结构和提高表面官能团芳香化程度;稻壳在低O₂浓度下热解能达到80%上的能耗比以及70%以上的能量回收率。     

A型分子筛对WPCBs燃烧特性的影响

利用热重分析法研究不同气氛（空气和N₂）、添加不同催化剂（4A和5A）下,废电路板非金属粉末（WPCBs）的燃烧特性,计算各类综合燃烧特性曲线,并建立燃烧动力学方程。结果表明:空气气氛下,WPCBs燃烧曲线存在3个明显失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解以及固定碳热解;而N₂气氛下,WPCBs燃烧曲线存在1个明显失重峰和1个次失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解。加入催化剂（4A和5A）,WPCBs燃烧特性曲线的水分析出失重峰明显加强,挥发分析出与燃烧和难燃有机物分解失重峰强度明显减弱。在N₂气氛下,WPCBs燃烧具有较高的挥发分释放特性指数D、可燃指数C和综合燃烧特性指数S,而燃尽指数C_b较小。利用Coats-Redfern积分法计算得到不同气氛及催化剂条件下WPCBs燃烧的平均表观活化能E_av,其中E_av约为227.29 kJ/mol（空气或N₂）、72.35~115.99 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。修正后的质量平均表观活化能E_m为76.38 kJ/mol（空气）、115.09 kJ/mol（N₂）、≤47.26 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。WPCBs热解的挥发分1峰前反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）0.5;而其峰后、挥发分2和固定碳燃尽阶段反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）2。     

均相阳离子隔离阴阳极室电化学降解含酚废水实验及其动力学研究

在隔离阴阳极室的条件下进行电化学法降解含酚废水实验 ,结果表明 ,在 2 5～ 4 5℃的低温范围内 ,苯酚的转化率能达到 95 %以上。反应动力学研究揭示 ,其活化能Ea =12 75～ 16 0 6kJ mol,与一般化学反应的活化能Ea =6 0～2 5 0kJ mol相比 ,本实验的活化能很低 ,即反应所要克服的势能垒很低 ,反应更易进行 ,这是电化学脱酚速率快 ,降解彻底的重要原因 ;另外 ,不同电解液对比实验显示 ,降解苯酚时在碱性电解液中更为有效     

温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮除碳的影响

采用ASBR反应器,研究了温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的短期影响.试验结果表明:耦合反应的活化能要小于单纯厌氧氨氧化反应的活化能,厌氧氨氧化与反硝化耦合反应可在一定程度上缓解低温对单纯厌氧氨氧化反应造成的消极影响,温度降低对厌氧氨氧化反应的影响大于对反硝化反应的影响.温度与耦合反应最大比反应速率的关系符合Arrhenius方程,在25~35℃时,耦合反应活化能为49.56kJ/mol,小于厌氧氨氧化反应的活化能66.18kJ/mol,且厌氧氨氧化反应为主导反应,对脱氮的贡献率约为61.29%.9~25℃时耦合反应的活化能为74.91kJ/mol,小于此温度梯度下厌氧氨氧化的活化能106.40kJ/mol,反硝化反应对脱氮的贡献率随温度的降低逐渐升高,9℃时,反硝化反应成为主导反应,对脱氮的贡献率约为75.10%.温度低于25℃时,反应器的容积氮去除速率(NRR)会受温度的影响.     

制备工艺对nZVI/污泥基生物炭中Zn、Cu、Pb形态分布及其生态风险的影响

以市政污泥为原料、纳米零价铁（nZVI）为添加剂,采用热解法制备污泥生物炭,考察了nZVI添加量、热解温度和升温速率对生物炭中Zn、Cu、Pb形态分布及其生态风险的影响。结果显示:高nZVI添加量、高热解温度及低升温速率可提高稳定态（BCR法） Zn、Cu和Pb的含量;高nZVI添加量可促使Zn、Cu和Pb向可氧化态转化,而高热解温度和低升温速率有利于残渣态Zn、Cu和Pb的生成;最优nZVI添加量、热解温度和升温速率分别为2000 mg/kg,800℃和4℃/min。此外,当nZVI添加量为800 mg/kg、热解温度为800℃和升温速率为2℃/min时有利于降低Zn、Cu和Pb的生态风险;Zn、Cu和Pb总体生态风险等级分别为低风险、低风险和无风险,与Cu和Pb相比,Zn的生态风险较高;以RI值为评价指标,nZVI/污泥基生物炭的优化制备工艺为:nZVI添加量为200 mg/kg,热解温度为800℃,升温速率为5℃/min。     

稻壳与污泥共热解对污泥炭特性及其重金属生态风险的影响

污泥热解过程中,辅料是影响热解产物性质的主要因素之一.本文研究了添加废弃生物质辅料——稻壳(0、25%、50%)对污泥炭性质、结构和重金属含量、生物有效性及生态风险的影响.实验结果表明,稻壳添加比例为50%时,污泥炭产率及其H/C和O/C比均为最小值,而其pH值和比表面积均达到最大值,污泥炭芳香化程度明显提高.同时,添加稻壳致污泥炭所含重金属存于生物有效态的含量显著降低.通过RAC风险评估,稻壳添加比例为25%时,较原污泥,污泥炭中Cu、Zn、Mn和Ni 4种元素风险水平均有不同程度的减小,而当添加比例为50%时,污泥炭中除Cu元素以外,其余各重金属风险等级均为低风险或无风险.表明污泥与稻壳共热解可有效降低污泥中重金属潜在生态风险水平,且当稻壳添加比例为50%时处理效果最优,本研究结果为污泥与稻壳资源化和无害化利用提供了理论依据.     

页岩气开发油基钻屑-单组分生物质共热解特性

油基钻屑与生物质热解油分别存在产率低、有害组分含量高的问题,为探究二者共热解是否可以产生协同作用,采用固定床反应器研究了热解温度、终温时间（热解温度保持时间）、升温速率、N₂流量、生物质与油基钻屑混合比例（质量比）等因素对油基钻屑与单组分生物质共热解的影响.结果表明:①油基钻屑与单组分生物质热解效果随热解温度和终温时间的增加而增强、随升温速率的加快而减弱,N₂流量对热解过程影响不大;最佳热解工艺参数为热解温度350℃、终温时间60 min、升温速率10℃/min、N₂流量0.15 L/min.②共热解可产生协同作用,当生物质与油基钻屑混合比例分别为3:7、7:3时,热解灰渣含油量较理论值下降较为明显,降幅分别为21.71%、17.64%.③共热解可减少生物质热解过程中有害物质的生成,提高油基钻屑的液相产率,生物质单独热解时液相产物中有害组分占比高达74.92%;加入适量油基钻屑共热解时有害组分占比明显降低,当油基钻屑与生物质混合比例为7:3、8:2时,有害组分占比可分别降至22.74%、17.57%.研究显示,共热解产生的协同作用可减少有害物质的生成,提高热解油产率,在油基钻屑无害化、资源化利用与生物质开发中具有良好的应用前景.