北京地区表层土壤中含氧、含硫杂环芳烃化合物的分布特征及污染源分析

采集北京地区具有代表性的不同环境功能区62个表层土壤样品,利用GC/MS分析检测样品中含氧、含硫杂环芳烃化合物,目的是揭示表层土壤中此类化合物的组成与分布特征,并探讨其成因.结果表明,在不同环境功能区表层土壤样品中所检测到的含氧、含硫杂环芳烃化合物主要包括二苯并呋喃（氧芴）、甲基及C2-二苯并呋喃系列,二苯并噻吩（硫芴）、甲基、C2-及C3-二苯并噻吩系列和苯并萘并噻吩系列.不同环境功能区表层土壤样品中含氧、含硫杂环芳烃化合物组成和分布特征存在差别,其中工矿企业附近和城区土壤受含氧、含硫杂环芳烃化合物污染最为严重,南部地区土壤污染程度高于北部地区.表层土中氧芴系列与芴系列含量、硫芴系列与氧芴系列含量都具有很好的线性相关性.表层土中含氧、含硫杂环芳烃污染物主要来源于煤及油类燃烧产物和矿物油直接输入等,不同环境功能区污染源存在一定的差别.     

污泥衍生燃料最佳气化温度模糊评价

采用自制的气化装置对垃圾RDF进行了气化实验。随着气化温度的升高,可燃气体的产率持续增加,在900℃时达到65.5%的最高值;气化底渣的产率逐渐降低,分别从300℃时的78.9%降到了900℃时的25.6%,焦油产率呈现先升高后降低的趋势,在600℃时达到了最大的焦油产量,约为31%左右。随着气化温度的升高,可燃气体中CO2的含量明显降低,而H2和CO的产量明显增加,CH4的产量也略有增加。500℃时,重金属Hg已全部挥发到大气中,重金属Pb、Cd、As、Cu的挥发高峰均在800℃以上,8种重金属的挥发性排序为:HgPbCdAsZnCuCrNi。适合于污泥RDF的最佳气化温度为700℃,此时重金属挥发率适中,产气量最高,焦油产生量较小。     

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.     

温度对干化污泥水蒸气气化产气特性的影响

采用固定床气化装置,在水蒸气流量为0.32 kg/h条件下进行了污泥水蒸气气化实验。研究了温度对污泥气化气体产率、氢气产率、气体成分与低位热值、气体能源转化率的影响。结果表明:随着反应温度从700℃上升到1 000℃;气体产率从0.39 m3/kg升至0.61 m3/kg;氢气产率从0.18 m3/kg升至0.34 m3/kg;气体能源转化率从54%升至88%;产气的低位热值从10 688.1 kJ/m3提高至11 168.9 kJ/m3。同时产气中H2和CO含量随着温度的升高而增加,CH4、CO2和CnHm含量随温度的升高而减少。因此,为了获得更多的可燃气体,建议在污泥水蒸气气化工艺中,气化温度必须大于800℃。     

垃圾RDF的气化特性

采用自制的气化装置对垃圾RDF进行了气化实验。垃圾RDF在200⁹00℃温度下气化时,瞬时产气量出现先升高、后下降、再升高又迅速下降的趋势,2个瞬时产气高峰分别为500℃和800℃。当气化温度在400℃以下时,除CO外,各种可燃气体的含量均很少。随着气化温度的升高,底渣含量逐渐降低,焦油的产率逐渐增加,产生的各可燃气体的体积分数和热值也增加,当热解温度达到900℃时,可燃气体的热值达到最高,为28MJ/m3,底渣含量最低,仅为12%左右。焦油在600900℃温度下气化时,瞬时产气量出现先升高、后下降、再升高又迅速下降的趋势,2个瞬时产气高峰分别为500℃和800℃。当气化温度在400℃以下时,除CO外,各种可燃气体的含量均很少。随着气化温度的升高,底渣含量逐渐降低,焦油的产率逐渐增加,产生的各可燃气体的体积分数和热值也增加,当热解温度达到900℃时,可燃气体的热值达到最高,为28MJ/m3,底渣含量最低,仅为12%左右。焦油在600⁷00℃达到最高值,为40%左右。     

油墨污泥热解实验及能量平衡分析

油墨污泥作为危险废物,实现其低成本减量化、无害化处理处置具有重要意义。采用固定床反应器对油墨污泥在500～900℃内进行了热解实验,研究了油墨污泥热解产物的特性,并分析了其低成本处理处置的可能性。结果表明,实验用油墨污泥挥发性有机物含量高达60. 43%,热解后干污泥减容率可达55%～62%。含水率约80%的污泥经干燥、热解后,固体减容率达到90%,且固体残渣浸出毒性小,可安全填埋。随着反应温度的升高,气体产率增加,热解残渣产率减小,在500℃时气体、热解残渣产率分别为21. 7%、48. 5%,900℃时分别为44. 3%、37. 4%; 600℃时焦油产率最高,达到30. 5%。根据800℃下热解结果进行了能量平衡分析,结果表明:焦油和气体燃烧产生的能量可满足含水率65%的污泥干燥和热解所需,从而实现污泥热解过程的能量自给。     

烟煤地下气化过程中硫的转化规律研究

在烟煤炭地下气化模型试验的基础上,研究了气化炉温度、气化工艺等对硫转化的影响;在纯氧气化工艺条件下,煤气中含硫气体的形态和含量主要受温度的影响,产生的H2S浓度在600～700℃达到最大值为7400mg·m-3,SO2在1000℃时达到最大值为270 mg·m-3.在纯氧-水蒸气工艺阶段,煤气中的含硫气体形态主要受煤气中氢气含量的影响,但在纯氧-水蒸气工艺后期,含硫气体量又转变为温度的函数.煤炭地下气化过程中,煤中的硫大部分以含硫气体的形式分布在煤气中;只有小部分硫分布在灰渣、焦油和冷凝水中.     

剩余污泥水解酸化过程中胞外聚合物的影响因素研究

为了解胞外聚合物(EPS)对污泥水解酸化处理的影响,采用批量试验研究了污泥厌氧水解酸化处理过程中EPS的变化以及温度、pH值、污泥来源、污泥浓度对其的影响.结果表明,pH值和污泥来源对EPS产率、成分有显著的影响.强酸性和强碱性条件下污泥水解过程中溶解性EPS产率是中性条件下的2倍多;强酸性条件下细胞破裂较多,DNA物质占总EPS含量的20%左右;强碱性条件多糖类物质溶出量占总EPS的80%以上.A/O工艺污泥水解酸化EPS产率最大,平均值为41.1mg/gVSS;其次为SBR、氧化沟(OD)和A2/O工艺污泥,其中OD工艺污泥水解酸化产生的EPS中糖类与蛋白质的质量比(φ)值远小于其他工艺污泥.温度由18℃升高至35℃时,溶解性EPS产率增加近50%,多糖所占比例逐渐增大.污泥浓度由2000mg/L升高至6000mg/L,EPS产率增大至38.1mg/gVSS,当污泥浓度达到8000mg/L时,EPS产率明显减少(23.1mg/gVSS).     

温度对城市有机垃圾热解焦油成分的影响

以城市有机垃圾热解焦油为对象,研究了不同热解终温下(600~800℃)焦油的特性及其随温度的变化规律.结果表明:随着热解终温从600℃升高至800℃,焦油中C含量从74.49%增至83.42%;焦油的芳香化程度高于原料而低于热解炭,焦油的极性低于原料和热解炭,随着热解终温的升高,焦油的H/C和O/C逐渐降低;多环芳烃(PAHs)是焦油的主要成分,随着热解终温从600℃升高至800℃,其含量从54.06%增至83.45%;萘及其衍生物是焦油PAHs的主要成分,其含量在热解终温600、700、800℃时分别占PAHs的50.72%、46.80%、39.26%.研究结果证明了垃圾热解焦油可用作碳基复合材料和作为制备染料、树脂、溶剂、驱虫剂等的原料.     

升流式污泥床对无机废水中氮硫转化及相互影响

采用无机含氨和硫酸盐(SO₄^2-)废水作为升流式污泥床(USB)反应器进水,研究了其对铵(NH₄⁺)和SO₄^2-的去除以及不同高度污泥层含氮、硫元素的转化途径.结果表明在反应器进水口处由于进水自含氧(外源性氧)和兼性厌氧菌受到氧化应激产生过氧化氢(内源性氧),两种“氧”共同存在下,反应器内生物脱氨量(以氮计)最高达40mg/L左右,且在USB反应器不同高度污泥层含氮化合物和含硫化合物的转化途径不同.在反应器底部污泥层,颗粒污泥表面氨氧化菌利用O₂将氨(NH₄⁺)氧化成亚硝酸盐(NO₂^-),在颗粒污泥内部厌氧氨氧化菌利用NH₄⁺和NO₂^-生成氮气(N₂)和硝酸盐(NO₃^-);同时,O₂     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg;水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质;反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃;对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.      

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。     

PVC热解过程中HCl的生成及其影响因素

采用热重分析仪(TG)对聚氯乙烯(PVC)的热解特性进行研究.在不同条件下进行PVC热解制取氯化氢(HCl)实验,研究载气流量、入料量、热解时间和热解温度对氯化氢产率的影响,得出最佳热解条件;采用离子色谱(IC)、气相色谱(GC)、气质联用仪(GC-MS)对热解产物进行化学分析,揭示PVC热解制取HCl过程的反应机理.结果表明:PVC热解制取氯化氢的最佳热解条件为载气流量100mL/min、热解时间30min、入料量1.2g和热解温度400℃;PVC热解存在2个失重阶段,即260~320 ℃和390~600 ℃;随热解温度升高,焦油产率由0.95%升高到20.29%、HCl产率由25.69%升高到53.76%,而半焦产率则由54.39%下降到11.27%、气体产率变化范围为9.09%~18.97%;当热解温度低于400 ℃时,气体组分仅检测到H2、C2H4、C3H6;当热解温度高于400 ℃时,检测到的气体组分为H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8;随着热解温度的升高,焦油组分中不稳定组分逐渐转化为稳定组分.PVC热解制取HCl的第1反应阶段主要是脱除HCl的链式反应,同时生成少量的苯等芳香族化合物及环烷烃等有机化合物;第2反应阶段主要为少量HCl生成、焦油的结构重整、分子重排、脱苯环和同分异构化等.     

回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性

基于目前固定床热解气化法在常温下进行存在燃气热值和气化效率较低、燃料适用范围小和预处理复杂等问题,采用控制变量法设计探究了不同预热空气温度和过量空气系数对小型回转窑式热解气化炉处理村镇生活垃圾的影响.结果表明:预热空气温度升高有利于垃圾热解气化产气,但有一定的局限性,当温度超过600 ℃时垃圾的气化产气明显下降;当过量空气系数为0.4时,垃圾的热解气化效率达到最大值,并且焦油产量最小.垃圾原样在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 ℃下对底渣、飞灰进行重金属含量的分析测试结果显示,飞灰中的铅含量远高于GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》相关标准限值,需要经过处理才能排放,二英采样分析结果显示其含量均低于GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值.研究显示,该回转窑式热解气化工艺处理生活垃圾的最佳过量空气系数为0.4,最佳空气预热温度为500 ℃,在此最佳工况条件下焦油产量小,飞灰及焦渣中重金属含量小,ρ(二英)低于0.10 ng/m3.      

镍基催化剂的制备及其对垃圾气化产氢的催化活性

以陶粒为载体,采用常温浸渍法制备了负载型镍基催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)、BET、环境扫描电镜-能谱仪分析(ESEM-EDX)和元素分析等对其进行了表征,该催化剂BET表面积为101.3m2/g.活性组分NiO颗粒平均粒径约为2μm,均匀分散在载体表面.并在下吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化城市生活垃圾有机组分的实验来评价镍基催化剂的催化活性.结果表明,在镍基催化剂的作用下,H2和CO含量明显增加,H2含量最高达43.22%,CO2、CH4、C2H4和C2H6.平均含量降至1%以下.催化气化过程的产氢率远远高于气化过程,最高达19.9mol H2/kg,低温段催化气化的潜在产氢率高于气化过程,但高温段低于气化过程;高温有利于气化产气中H2和CO的生成,还可以促进CH4、C2H4和C2H6的分解.催化气化过程的焦油产率、灰渣产率明显低于气化过程,特别是焦油产率降至2%以下,而产气率则高于气化过程.     

基于Aspen Plus的生活垃圾热解气化模拟及正交优化

热解气化技术作为一种城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW)无害化处理的方式,其相关研究具有现实意义.利用Aspen Plus软件建立了 MSW固定床热解气化模型,在模型验证的基础上探讨了气化温度、气化压力和空气当量比对MSW热解气化过程的影响.通过二次回归正交试验法得出MSW热解气化过程中...     

CeCl3和CeO2对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl₃和CeO₂两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl₃和CeO₂两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl₃和CeO₂两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl₃添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl₃添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl₃添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H₂和CO₂组分的百分比含量显著增加;当CeO₂添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO₂添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO₂添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl₃催化剂的催化效果优于CeO₂催化剂。     

银杏渣超临界甲醇解聚产物分析

考察了银杏渣粉末在超临界甲醇中的解聚反应,用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)分析了解聚产物。结果表明,超临界甲醇解聚产物(SCMD)中成分十分复杂,GC/MS分析鉴定出86种有机化合物,其中59种为含氧有机化合物,有酯、酚、醚、醇和酮等,还检测出少量正构烷烃、烯烃、芳烃和含氮有机化合物,反映了SCMD的高含氧量特性。SCMD中10.65%的苯酚类物质、3.34%的芳烃类物质和5.20%的苯甲醚类化合物可能源于木质素在超临界甲醇中的解聚作用,而32.84%的甲酯及二甲酯类化合物可能是甲醇与银杏渣组成和解聚产物酯化反应的结果。由此可以推断出在银杏渣的超临界解聚过程中涉及了甲醇与银杏渣的醇解和热解的协同反应。