生物质气化发电厂灰渣中微量元素的赋存形态及其析出

分别用Tessier逐级提取形态分离法和模拟酸雨浸提实验,研究了生物质气化发电厂的气化器、淋洗器和旋风分离器底灰中微量元素的赋存形态及其析出规律,探讨了微量元素析出浓度和影响其析出的因素．结果表明,微量元素大部分存在于残渣态,其有机态、Fe-Mn氧化态和碳酸盐结合态的浓度依次减少,可交换态的赋存量极低;元素的析出受浸提液pH值、浸提温度和浸提时间的影响,元素在灰渣颗粒物中的赋存形态及含量的高低也影响元素的释放和析出程度．     

基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

城市固体废物（MSW）气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明：在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。     

生物质碳基固体酸催化剂的制备及其对酯化反应的催化性能

为了寻找一种以生物质为原料,能够温和地合成磁性碳基固体酸催化剂的路径,以生物质柚子果皮为原料合成磁性固体酸催化剂,并将其用于催化油酸和乙醇的酯化反应中。结果表明:MPC-0.4-SO_3H和MPC-0.8-SO_3H在反应温度为80℃、催化剂用量为油酸质量的7%、油醇比为1∶20、反应时间为8 h时,酯化率可达到68.0%和68.8%,高于商用催化剂Amberlyst-15的酯化率;2种催化剂耐水性好,稳定性高,重复使用3次和4次时,酯化率仍高于或接近Amberlyst-15。通过分析可知,2种固体酸活化能较低,与Amberlyst-15相比,其催化反应的速率常数更大,在生物柴油的合成中具有较好的应用前景。     

农业废弃生物质盐浸提液淋洗镉锌污染土壤

为了寻找成本低廉、环境友好、高效的重金属Cd和Zn淋洗剂,选取雅安市汉源县矿区污染土壤作为供试土壤,采用浓度0.3%KCl盐溶液提取金针菇菌渣(FVr)、茶树菇菌渣(AAr)、花生壳(AHL)和甘蔗皮(SOr)4种农业废弃生物质材料所得浸提液作为淋洗剂,通过恒温振荡淋洗实验探讨上述淋洗剂不同浓度、pH和时间条件下对污染土壤中镉(Cd)和锌(Zn)的淋洗效果。结果表明,4种生物质材料盐浸提液对Cd的淋洗率依次为FVr SOr AHL AAr;对Zn的淋洗率则依次为SOr FVr AHL AAr。随浓度上升,除FVr盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率呈线性增加外,其余盐浸提液对其淋洗率呈幂函数增长趋势。随pH增加,FVr和AAr、AHL和SOr盐浸提液对Cd和Zn的淋洗率分别呈对数、幂函数下降趋势(P0.01)。随淋洗时间延长,4种生物质盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率变化均呈对数增加趋势(P0.01)。综合淋洗率和土壤性质的变化,FVr与SOr盐浸提液在浓度为7%,pH为3的条件下持续振荡淋洗1 h可达到最佳淋洗效果,其对Cd的淋洗率分别为76.38%和49.54%;对Zn的淋洗率分别为29.24%和30.75%。FVr和SOr是具有一定潜力的重金属污染土壤修复生物质材料。     

初始pH值对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了初始pH值为5、6、7和8时对泔脚发酵产氢余物中温(36℃)批式厌氧消化的影响。结果表明,当初始pH值低于7时,随着初始pH值的增大,产氢余物的产甲烷能力也随之增大;而当初始pH值高于7时,体系的产沼能力却受到了极大的抑制。结合Gompertz模型拟合结果,初始pH值为7为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳初始pH值,其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为:4.02 d,379.28 mL/g VS,82.2%。厌氧消化结束后,除初始pH值为5的以外,厌氧消化余物的pH值在6.8~6.9之间,这为沼气中甲烷的高体积含量(高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75%)提供了证据。     

废弃植物中药渣的热解特性及动力学研究

采用热重分析法(TGA)对丹参中药渣的热解特性及其动力学规律进行了研究。分析了不同升温速率(10、30和50℃/min)和不同粒径(0.85~0.6、0.3~0.18和0.125~0.1 mm)药渣的热解特性。结果表明,药渣热解可分为3个阶段:预热干燥阶段、主热解阶段和碳化阶段,随升温速率的升高,热重(TG)和微分热重(DTG)曲线向高温侧移动,药渣的最大失重速率也显著增加;与大颗粒相比较小颗粒的挥发分产量较大。采用Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对药渣热解的动力学进行分析,选出了较为合理的机理函数,并计算得出药渣热解活化能为62~72 kJ/mol。     

城市生物质废物厌氧消化前后粒径分布特征解析

在稳定运行的城市生物质废物厌氧消化中试研究结果基础上,对基质及消化液的有机物粒径分布特征进行解析。在反应器有机负荷为2.4、6.0和8.0 kg VS/(m3·d),停留时间为50、20和15 d 3个状态下,反应器对城市生物质废物有良好的去除效果,VS去除率均在60%以上。其中粒径96μm的大颗粒有机物去除率均在80%以上,负荷及停留时间对大颗粒有机物的去除效果没有表现出明显影响;随着负荷的增加及停留时间的缩短,消化液中粒径范围0.45~74μm的有机物及溶解性有机物的含量增加,去除率降低;研究结果表明,在传统的厌氧消化条件下,对于本研究中的城市生物质废物而言有机物的酶解过程是主要限速步骤。     

垂序商陆茎叶收获物“水热液化”脱除重金属及生物质转化

以超富集植物之一的垂序商陆茎叶收获物为对象,以实现其中有害金属高效分离及生物质转化为目标,开展了垂序商陆茎叶收获物"水热液化"后处理工艺研究,考察了"水热液化"工艺温度、固液比及催化剂等因素对垂序商陆茎叶中锰及其他有害金属分离和生物油转化的影响,优化了实验参数。结果表明,在粒度为200目(75μm)、液固比为13.3∶1、压强为23 MPa、温度为373℃、反应时间为30 min、催化剂为0.1 mol/L K2CO3条件下可将垂序商陆茎叶中97%以上的锰及其他有害金属分离到水溶液中,86.24%的生物质转化成粗生物油。生物油经GC-MS等测定表明其主要由11.64%的苯类、51.91%酮类、18.71%的苯酚、6.24%烯类、4.20%的醚类和8.0%的氨类及其他有机物,相对分子量分布为94~138,碳数分布为6~9,热值26.72 MJ/kg。     

2014年春季上海典型生物质燃烧污染过程分析

针对2014年5月末华东地区出现的大范围秸秆焚烧污染事件(BB),利用上海浦东超级站多种在线监测数据,并结合卫星遥感、数值模拟等方法,对污染期间前(BB-前)、中(BB-中)、后(BB-后)的时空演化进程进行了分析。结果表明,期间平均ρ(PM2.5)和ρ(BC)分别由BB-前的24.3和1.24μg/m3攀升至BB-中的111.90和5.38μg/m3,小时峰值出现在5月27日,达到238.0和15.1μg/m3,BB-后虽有显著好转,但"翘尾"现象明显,ρ(PM2.5)和ρ(BC)为34.6和1.49μg/m3;在空气污染扩散不利条件下,生物质燃烧污染会加重其他多种污染物的污染水平;农田秸秆燃烧烟羽的传输受气象条件所限,使得上海外围火点的多寡与城市污染的水平无必然联系。     

废弃物生物质液化制取生物油的研究进展

废弃物生物质处置不当引起的环境污染与潜在资源浪费已引起了广泛关注,而废弃物生物质液化制取生物油是解决有机废弃物污染及其能源化再利用的一种新技术。在对多糖、木质素、蛋白质、油脂等生物质大分子聚合物的液化机制阐述分析的基础上,讨论了温度、加热速度、粒径、压强、停留时间、液固质量比,特别是催化剂以及还原气和供氢剂等反应条件或参数对生物油的影响机制,最后介绍了生物质液化油的物理化学性质以及该技术存在的若干问题。