本文選題：生物質(zhì)廢棄物 + 炭化溫度��； 參考：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,以生物質(zhì)熱裂解炭化技術(shù)為基礎(chǔ),將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭的資源化利用新途徑已得到了全社會的廣泛關(guān)注,生物質(zhì)炭被認(rèn)為具有固碳減排、改良土壤、培肥地力、吸附污染物等功能,然而不同的生物質(zhì)原料、炭化溫度制備的生物質(zhì)炭的特性存在較大的差異.。本研究首先選取麥秸、玉米秸、稻秸、玉米芯、稻殼、木屑、藥渣、污泥、酒糟、豬糞等十種農(nóng)業(yè)廢棄物在350℃、400℃、450℃下熱解轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭,對生物質(zhì)炭的基本理化性質(zhì)、分子基團(tuán)等指標(biāo)進(jìn)行測定分析,以闡明不同原料和炭化溫度對生物質(zhì)炭理化性質(zhì)的影響;結(jié)合因子分析比較不同原料生物質(zhì)炭的理化特征;進(jìn)一步研究了豬糞熱裂解對其重金屬的鈍化效應(yīng);同時,分析為解決科學(xué)實驗研究中生物質(zhì)熱裂解專用設(shè)備之需的便捷式生物質(zhì)炭化機(jī)(Simple-speedy-biomass-pyrolyser(SSBP))的實用性和運行性能,全文主要結(jié)論如下:(1)通過分析不同種類的原料制備所得的生物質(zhì)炭的性質(zhì)可知,不同源生物質(zhì)炭均呈堿性,pH值均在7.26~(-1)0.70之間,其中以稻秸炭最高,玉米芯炭最低。從物理指標(biāo)來看,污泥炭的凈產(chǎn)率、灰分含量、比重分別為57.50%、82.54%、253.58 g·cm-3,顯著高于其它生物質(zhì)炭,而其固定碳含量、保水性能、孔隙度分別僅為9.97%、0.68 g·g~(-1)、67.26%,顯著偏低;從養(yǎng)分指標(biāo)上看,稻秸、麥秸、玉米芯炭的全K、速效P、速效K、CEC、EC等指標(biāo)相對較高,其中稻秸炭以上指標(biāo)分別達(dá)32.00g·kg~(-1)、598.08 mg·kg~(-1)、25.50 mg·kg~(-1)、5.24 ms·cm~(-1),顯著高于其他生物質(zhì)炭;從表面基團(tuán)數(shù)、比表面積等指標(biāo)看,藥渣炭表面基團(tuán)數(shù)量最多,而稻殼炭最少,但稻殼炭比表面積最大,達(dá)到了 16.11 m2·g~(-1),約為藥渣炭的2.0倍、污泥炭的3.3倍,可見不同原料所制備的生物質(zhì)炭的基本理化性質(zhì)有較大差異。(2)利用SPSS軟件對九種生物質(zhì)炭進(jìn)行因子分析,結(jié)果表明,測定指標(biāo)可基本歸為3個主因子,PC1在凈回收得率、灰分含量、保水性、固定碳、比重、孔隙度等物理性指標(biāo)荷載較高,PC2與pH、全N、全K、速效P、速效K、CEC、EC等養(yǎng)分或者化學(xué)性指標(biāo)高度相關(guān),PC3代表了酸性基團(tuán)、堿性基團(tuán)、總基團(tuán)、比表面積等炭表面性能指標(biāo)。這3個主因子能夠有效解釋76%的生物質(zhì)炭測定指標(biāo)的分布特征。根據(jù)SPSS軟件給出的排名,可以推斷出以麥秸、木屑為原料制備的生物質(zhì)炭較為經(jīng)濟(jì),且具有較好的固碳減排能力;以稻秸、玉米芯、麥秸為原料制備的生物質(zhì)炭具有養(yǎng)分高、培肥地力的能力;以稻秸、藥渣為原料制備的生物質(zhì)炭具有較好的吸附能力。(3)當(dāng)炭化溫度從350℃升高至450℃時,生物質(zhì)炭的外觀性狀、熱解產(chǎn)率、灰分含量、pH、養(yǎng)分含量、表面基團(tuán)數(shù)量等發(fā)生了顯著變化,具體表現(xiàn)為:隨溫度升高,外觀顏色逐漸加深、炭化更加完全,熱解產(chǎn)率降低了 13.34%-22.37%,灰分含量、pH分別提高了 11.67%~(-1)9.88%、9.88%-26.18%,全P、全K的含量分別提高了 56.48%~(-1)03.94%、43.79%-83.92%,表面基團(tuán)總量提高了 17.10%-45.30%。比較豬糞熱裂解前后其重金屬的含量和形態(tài)的改變可知,不同溫度熱裂解處理后的豬糞生物質(zhì)炭中Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和As等重金屬含量較豬糞原樣分別提高了57.7%~(-1)04.4%、59.7%-99.4%、50.7%-94.0%、47.1%-73.5%、30.8%-61.5%和17.1%-30.5%,而豬糞生物質(zhì)炭中Cu、Ni、Zn、Pb、As等重金屬有效態(tài)含量較原樣顯著下降 94.4%-95.4%、91.9%-95.1%、91.3%-92.5%、80.4%-81.0%、76.6%-84.0%。由此可見,限氧低溫?zé)崃呀馓炕蓪ωi糞重金屬起到良好的鈍化效果,但在350℃-450℃范圍內(nèi),不同炭化溫度對重金屬的鈍化效果影響不顯著。(4)便捷式生物質(zhì)炭化機(jī)(SSBP)性能研究表明:當(dāng)炭化溫度設(shè)定為450℃時,設(shè)備終溫誤差可以控制在5%以內(nèi);以小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈、稻殼、木屑為原料,熱解炭化產(chǎn)率可控制在40.0%以上,符合熱裂解炭化的普遍得率范圍,炭化較為完全;同一原料不同批次間固、液相產(chǎn)物的相對偏差基本控制在10%以內(nèi),其中固相產(chǎn)物的相對偏差控制在5%以內(nèi);炭化產(chǎn)品固定碳含量較高,基本在45%以上。此外,此設(shè)備能實現(xiàn)不同產(chǎn)物的分離回收,占地空間小(3m2),并備有移動底座,能夠滿足大學(xué)和研究院所安裝,是生物質(zhì)炭實驗研究的實用型便捷式炭化機(jī)。
[Abstract]:In recent years , based on the technology of biomass pyrolysis and carbonization , the resource utilization of agricultural wastes into biomass charcoal has been widely paid attention to by the whole society . Biomass charcoal is considered to have the functions of carbon sequestration and emission reduction , improvement of soil , soil fertility and adsorption of pollutants . However , the biomass carbon prepared by different biomass raw materials and carbonization temperature has great difference . The effects of different raw materials and carbonization temperature on the physical and chemical properties of biomass charcoal were studied . The results showed that the biomass carbon content and ash content were 7.26 ~ ( -1 ) , 8.08 mg 路 kg ~ ( -1 ) , 25.50 mg 路 kg ~ ( -1 ) , 5.24 ms 路 cm ~ ( -1 ) respectively . The results show that the biomass carbon prepared by using wheat straw and sawdust as raw material has the advantages of high nutrient content and low fertility , and the biomass carbon prepared from rice straw , corn cob and wheat straw as raw material has better adsorption capacity . ( 3 ) When the carbonization temperature increased from 350 鈩，

本文編號：1890689