超细煤粉在氧化条件下NOx的释放特性实验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗煤超细化煤粉进行燃烧试验,分析了粒径、氧气浓度、升温速率对NOx释放的影响.结果表明,不同粒径的鹤岗煤在氧气浓度为20%的燃烧条件下,NOx的析出均为单峰曲线;粒径对煤粉燃烧NOx释放有重要影响,超细化煤粉可以减少NOx的排放;在5.10、20℃/min升温条件下,随升温速率的增大NO和NO2的析出量也增加,并且NO的最大析出速率对应的温度随着升温速率的提高也提高;随着燃烧气氛氧气浓度的增高,NOx的析出量相应增加,并且NOx的最大析出速率对应温度相应降低.     

热解温度对土霉素菌渣焦炭化学性质的影响

研究了热解温度对土霉素菌渣化学性质的影响.采用电子自旋共振(ESR)波谱、X射线光电子能谱(XPS)和碳-13核磁共振(13C NMR)波谱分析了土霉素菌渣及热解焦碳中自由基、碳官能团的变化.结果表明,土霉素菌渣中含有大量自由基,自由基浓度随热解温度的升高显著变化.热解温度为320℃时,焦碳中自由基浓度最高,为1.239×10~(19)spins/g.热解过程中,随着挥发分分解析出、缩聚反应加剧,土霉素菌渣及其热解焦碳中的自由基由含氧自由基、烃基自由基、含氮自由基向芳香碳自由基转化.土霉素菌渣的碳结构在热解中发生明显改变,甲氧基CH_3—O—、脂肪族C—C键、脂肪族C—O键以及羰基(C=O)基团断键,产生大量的芳香族C—C键、芳香族C—O键.热解温度为600℃时,焦碳中芳香族碳官能团(芳香族C—H、C—C、C—O键)的比例达到94.14%.     

低阶煤热解产物半焦释放NO_x和HCN的实验研究

采用立管炉及傅里叶红外光谱烟气分析仪对半焦燃烧释放NO_x和HCN进行在线监测,研究了温度、粒径、添加剂对半焦等温燃烧生成NO_x和HCN的释放特性。结果表明:在850~950℃,随温度升高,半焦释放NO_x和HCN均降低,且HCN到达峰值点提前14 s;在一定粒径范围内,粒径越小,NO_x和HCN释放量越低,且NO_x到达峰值点提前14 s,HCN到达峰值点延后7 s;Fe_2O_3、活性炭、CaO都促进半焦释放NO_x,其中,最明显的是Fe_2O_3,而活性炭、CaO抑制HCN释放,Fe_2O_3促进HCN释放。     

热解条件对废印刷电路板真空热解气相产物的影响

用管式炉对废印刷电路板环氧树脂粉末进行真空热解,通过GC/MS和IC对冷凝后气相中的有机和无机组份进行分析,考察了真空度、升温速率和终温对气相产物成份的影响。研究表明,冷凝后气相中主要有机组份为苯酚和苯系物,主要无机组份为HBr、NO_2、SO_2;随着真空度的提高,气相产率降低,苯系物和HBr的含量增加,苯酚和NO_2、SO_2的含量减少;加快升温速率导致气相产率降低,苯系物的含量增加,苯酚含量减少;提高终温使气相中苯酚和苯系物的含量降低,HBr、NO_2和SO_2的含量增加。为了降低气相产物对环境的影响,综合考虑最佳热解条件为真空度0.09 MPa、升温速率10℃/min、终温500℃。     

嗜热溶胞菌对青霉素菌渣生物减量化试验研究

中国已经成为了世界上抗生素原料药生产的主要国家之一,青霉素菌渣产生量大、不易处理,而且是危险固体废物,为减少其对环境的危害,对其嗜热溶胞菌生物减量化进行了研究,考察了温度及嗜热溶胞菌液含量对其减量化效果的影响。实验结果表明:嗜热溶胞菌能有效提高菌渣胞内有机物的溶出,接种10%嗜热溶胞菌,在50、60和70℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:60℃条件下减量效果最好,SS去除率达到32.47%,SCOD由1 015 mg/L增长到1 714 mg/L,NH_4~+-N增量最高,达2.71 mg/L。接种0%、5%、10%、15%和20%嗜热溶胞菌在60℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:菌液含量为5%时,SS去除率较高,SCOD最大值达1 726 mg/L,加菌下的NH_4~+-N浓度要高于未加菌下的NH_4~+-N浓度。可见,在适宜的条件下,嗜热溶胞菌对青霉素菌渣具有减量化效果,且在60℃,菌液含量为5%时减量效果最佳。     

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℃。     

温度对垃圾热解液体产物性质的影响

选用生活垃圾作为试验物料,利用铝甑试验台、元素分析、红外分析(FTIR)等方法,对不同温度下垃圾热解液体产物的性质进行研究。结果表明:热解终温600℃,升温速率20℃/min时垃圾的热解液产率最高;600℃的垃圾热解油含氧量最低,为20.28%,热值达到31.42 MJ/kg;各温度下垃圾热解液的含水率为20%~30%,酸值大于30 mg/g(KOH),灰分在600℃时达到最大,为0.25%;通过热解油的FTIR分析,垃圾热解油中含有酚类、醛类、羧酸类、酮类、芳香烃类、脂肪族等多种组分,其中600℃下垃圾热解油的芳香烃类物质较多,羧酸类物质较少。     

流化床污泥热解实验及产物性质研究

采用流化床反应器对城市污水污泥在400~600 ℃及800~950 ℃温度区间内进行了热解实验.结果表明,污泥受热升温过程经过干燥脱气、分解解聚和裂解缩聚3个阶段,在此过程中发生复杂的化学反应,生成热解气、焦油和半焦.热解温度为550 ℃时液体产率达到最大值,为50.35%,热解气产率在950 ℃时为51.58%,半焦产率随着热解温度升高而逐渐降低,950 ℃时为36.92%.污泥低温热解焦油含有较高百分含量的脂肪族碳氢化合物和类固醇类化合物,经加工可作为液体燃料利用,高温热解焦油可提取多种化工原料.热解气可作为合成气或燃烧利用.     

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。     

KOH改性污泥生物碳及对富营养化水体吸附研究

将城市污水处理厂剩余污泥缺氧热解成生物碳,并进行了KOH改性,研究了其对富营养化模拟废水中NH_4~+-N、PO4_3~--P和COD的吸附,探索了KOH改性方式、热解温度、热解时间等对吸附效果的影响。结果表明:污泥生物碳比表面积大小与热解温度和时间呈正相关,而其平均孔径情况则反之;KOH共热解方式不利于改善生物碳的理化性能;污泥600℃热解的生物碳对NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P均呈正吸附;生物碳的KOH改性对NH_4~+-N吸附不利,但与KOH共热解时能很好吸附PO_4~(3-)-P;8种生物碳吸附COD在3 h时效果较好。     

热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响

以橡木为原料,在不同的热解终温、升温速率和恒温时间下制备生物炭.对生物炭产率、p H、元素组分、工业组分、比表面积、红外光谱等理化特征进行分析,并考察生物炭对水溶液体系中NO-3-N、NH+4-N、PO3-4-P的吸附性能.结果表明:生物炭的产率受热解终温影响最大(极差:54.57%),恒温时间次之(极差:1.16%),升温速率最小(极差:0.42%).随热解终温、升温速率和恒温时间的增加,所得生物炭的p H和C含量增加,而H和O含量降低.热解终温对生物炭表面官能团影响较大,升温速率和恒温时间基本无影响.生物炭对氮、磷的吸附性能主要受热解终温影响.NO-3-N的吸附量最大可达2.80 mg·g-1(600℃),且随热解终温的升高呈指数增加.比表面积、表面碱性官能团和表面金属氧化物与NO-3-N吸附有关.随热解终温的增加,NH+4-N吸附量降低,最大吸附量为3.12 mg·g-1(300℃).阳离子交换量(CEC)是影响NH+4-N吸附的主要因素.PO3-4-P吸附量随热解终温的增加呈先增后减的趋势(在500℃达到最大,为9.75 mg·g-1),且吸附过程主要受生物炭表面碱性官能团和表面金属氧化物的影响.     

抗生素菌渣催化热解特性的研究

为了将生物质转化为高品质的液体燃料,以青霉素菌渣为催化热解实验原料,在温度为400,500,600,700℃下进行热解实验,以生物质油产率最大化为目的,探究最佳热解温度。在此基础上,选用CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5作为催化剂,对青霉素菌渣进行催化热解实验,探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明:不添加催化剂时,青霉素菌渣在500℃条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下,添加催化剂CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5时,生物质油的产率相对降低,但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66,7.41百分点,达到25.34%和24.09%;含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68,12.49百分点,为31.74%和30.34%;含氮杂环类物质含量分别降低5.96,12.49百分点,为32.51%和35.07%。天冬氨酸、组氨酸、谷氨酸和中间产物DKP的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。     

含油污泥辐射热解传热模拟及能量分析

油泥辐射热解过程复杂,热解炉内温度场和传热特性不明等,通过Fluent软件,选用双欧拉模型、DO辐射模型及多组分模型研究了热解炉内的温度分布及不同因素下物料的升温特性。结果表明,炉内油泥的温度分布以L/D=10为分界点将其分为了升温和恒温2个阶段,且600℃为最佳热解终温。同时,较高的含水率会延长油泥热解时间,而降低螺旋转速可减少最终油泥的剩余量。另外,在辐射管上方加装遮热板可改善炉膛温度分布的均匀性。最后,对整个热解系统进行能量平衡分析发现,热解产物总回收能量为6592.25 kJ,能量回收率最高可达82%,其中热解气能量占该系统总输入能量的65.78%～90.11%,可极大减少系统所需的外部能量补给。     

生物干化污泥混煤燃烧特性及污染物排放规律研究

从生物干化污泥处理厂和掺煤焚烧发电厂采集样品,对样品的热重特性、燃烧特征参数进行了分析测定,同时对干化污泥和煤不同质量比例的混合试样(煤样质量分数为0%、20%、30%和40%)进行燃烧特性试验,利用烟气分析仪检测了NO_x和SO_2排放规律。热重实验表明,生物干化污泥的着火温度为257~264℃,600℃时基本完全燃烧,综合燃烧特性指数与煤样相当,与煤样混烧可降低其着火点,改善综合燃烧性能。燃烧试验表明,生物干化污泥单独燃烧时NO_x和SO_2排放浓度较高,混烧可减少二次污染物排放。燃烧过程中氮氧化物主要为NO,生物干化污泥与煤混合样品呈现单峰排放的特征,在800~900℃燃烧时生物干化污泥挥发分的析出燃烧促进了煤样中焦炭氮的提前释放与燃烧;燃烧过程中SO_2呈现双峰排放特征。发电厂实际混烧利用时,可以通过提高燃烧温度、缩短焚烧停留时间,从而减少燃烧过程中二次污染物的总排放量。     

超细煤粉在氧化条件下NOx的释放特性实验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗煤超细化煤粉进行燃烧试验,分析了粒径、氧气浓度、升温速率对NO_x释放的影响.结果表明,不同粒径的鹤岗煤在氧气浓度为20％的燃烧条件下,NO_x的析出均为单峰曲线;粒径对煤粉燃烧NO_x释放有重要影响,超细化煤粉可以减少NO_x的排放;在5、10、20 ℃/min升温条件下,随升温速率的增大NO和NO₂的析出量也增加,并且NO的最大析出速率对应的温度随着升温速率的提高也提高;随着燃烧气氛氧气浓度的增高,NO_x的析出量相应增加,并且NO_x的最大析出速率对应温度相应降低.     

干法碳酸氢钠脱硫过程及影响因素分析

通过固定床反应装置模拟了NaHCO_3粉末与SO_2反应,考察了NaHCO_3粒径和反应温度对脱硫过程的影响,设计了经热解处理后的NaHCO_3与SO_2反应,推导出NaHCO_3热激活脱硫机制。研究发现:150～360℃内,温度越高SO_2脱除率越高; NaHCO_3粒径越小脱硫效果越好;当NaHCO_3粒径为1500目、反应温度为360℃时,SO_2脱除率高达99. 1%。反应温度为240～390℃时,脱硫反应可分为2个阶段:第1阶段主要为SO_2在NaHCO_3颗粒表面与之直接反应;第2阶段为高温下NaHCO_3分解生成Na_2CO_3和CO_2,CO_2从体相逸出后可提供大量微孔结构,有利于提高反应比表面积和反应速率。     

基于添加热解炭的干垃圾高效洁净热解研究

干垃圾经过源头分离后,可通过热解实现资源利用和能源回收。为了获得清洁的热解过程,有必要减少焦油的产生。该研究采用了典型的热解添加剂,即CaO、MgO和Fe₂O₃,在800℃,15℃/min的升温速率,40 min的保温时间等条件下进行热解,以制备热解炭,制备的热解炭返回到热解系统中与干垃圾进行热解。研究发现,加入添加剂获得的副产品热解炭,Ca-C、Fe-C、Mg-C作为新的添加剂重新加入热解系统中,Fe-C热解炭可以成为最佳选择,其用量范围为10%～30%。在20%/80%(Fe-C/干垃圾)的情况下,它可以减少约4.52个百分点的焦油,H₂和CO含量分别上升了4.67和2.85个百分点,SO₂和NO_x的去除率分别为85.56%和83.60%,热解炭和铁的结合能促进焦油的分解。将Fe-C作为热解炭添加剂进行干垃圾热解,可能是一种有效的废物处理途径。     

咖啡渣制备活性炭工艺及其吸附性能

以咖啡渣为原料,采用真空热解及磷酸溶液辅助活化方式制备出活性炭,重点研究了不同活化参数对咖啡渣制备活性炭性能的影响.结果发现,咖啡渣热解自活化的最佳温度为450℃,在活化温度为600℃、真空度为-0.02 MPa、升温速率为20℃·min-1、活化时间为30 min、浸渍比为1.6条件下制备的活性炭吸附性能最佳,此时活性炭得率为27.1%,比表面积为1250 m~2·g~(-1),碘吸附值为1398.4 mg·g~(-1),亚甲基蓝吸附值为270.32 mg·g~(-1).最佳工艺条件下制备的活性炭吸附100 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)试验表明,在投加量为7 g·L~(-1)、吸附时间为80 min、pH为3.0和吸附温度为15℃条件下,活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,最大去除率为87%.     

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。     

生物炭对盐碱土壤氨挥发的影响

为探明生物炭对黄河三角洲盐碱土壤氨(NH_3)挥发的影响,通过室内连续培养的方式,先测定改良的通气法对土壤NH_3挥发的回收率,再对比施加肥料颗粒与肥料水溶液对土壤NH_3挥发的影响,最后探究生物炭的种类、添加量及施肥种类对NH_3挥发速率和总量的影响.结果表明,以硫酸铵为氮源进行的NH_3挥发捕集实验,NH_3回收率平均值高达100. 30%.在相同施氮量下,施加尿素水溶液的处理比施加尿素颗粒的处理NH_3挥发减少了60. 29%,施加硫酸铵水溶液的处理比施加硫酸铵颗粒的处理NH_3挥发减少了61. 40%.相较于不添加生物炭只施用硫酸铵水溶液的空白处理,添加0. 5%生物炭且施加生物炭种类为水稻300℃(RB-300)、水稻600℃(RB-600)、棉花300℃(CB-300)和棉花600℃(CB-600)的处理,NH_3挥发总量分别减少了18. 68%、16. 16%、9. 35%和8. 26%,且施肥后2d内NH_3挥发速率最大,占总挥发量的53. 80%～64. 02%.添加生物炭后,NH_3挥发量随生物炭添加量的增加呈现出先降低后增加的趋势.因此,田间施肥前添加少量生物炭并结合水肥一体化管理技术,可以有效地减少NH_3挥发并提高氮肥利用率.