【摘要】：隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,食用菌培養(yǎng)基廢棄物問題日益突出,如何有效地利用食用菌培養(yǎng)基廢棄物資源,近年來受到了國內(nèi)外廣泛的關注和重視。目前食用菌培養(yǎng)基廢棄物的利用主要集中于燃料、農(nóng)作物基肥、飼料添加劑等,通過熱化學轉(zhuǎn)化技術將其轉(zhuǎn)化為燃氣、生物油、生物炭等研究甚少。本文提出了利用食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解生成燃氣,目的在于開發(fā)食用菌培養(yǎng)基廢棄物資源,開辟一條食用菌培養(yǎng)基廢棄物利用的新途徑,使食用菌生產(chǎn)實現(xiàn)“資源─生產(chǎn)─消費─再生資源”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式。本文首先對食用菌培養(yǎng)基廢棄物進行熱解動力學研究,然后在此基礎上,在固定床反應器中系統(tǒng)的研究了食用菌培養(yǎng)基廢棄物的熱解情況,考察了反應溫度、粒徑、催化劑對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應的影響,并對氣體、液體、固體產(chǎn)物進行了分析。同時采用CDS5200型裂解儀 氣相色譜儀 質(zhì)譜儀(Py GC/MS)聯(lián)用分析技術,研究裂解溫度和時間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物裂解產(chǎn)物組成及其含量的影響,并通過GC-MS在線分析裂解的液相產(chǎn)物。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)利用熱重分析儀對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應動力學進行了研究,研究表明:隨著升溫速率的提高,熱解反應速率明顯加快,最大熱解速率增大,其對應的溫度也向高溫區(qū)偏移,升溫速率在10、20、30℃/min時,最大質(zhì)量損失速率處的溫度分別為333.0℃、344.5℃、352.8℃,對應的最大失重率分別為64.19%、65.82%、62.24%。隨著粒徑的不斷增大,熱解最大質(zhì)量損失速率處的溫度不斷提高,粒徑分別為0.15~0.30 mm、0.30~0.80 mm和0.8~1.25 mm時,最大質(zhì)量損失速率處的溫度為344.5℃、349.1℃和349.2℃。添加催化劑之后,發(fā)現(xiàn)反應的活化能相比無催化劑條件下有大幅度降低,添加10wt.%K2CO3催化劑活化能相比10wt.%Ca O降低的幅度更大,說明K2CO3催化劑相比Ca O催化劑更有利于食用菌培養(yǎng)基廢棄物的熱解反應。(2)在固定床反應器中,研究了研究溫度、粒徑、停留時間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物產(chǎn)物的影響,結果顯示:升高溫度、適當降低原料粒徑、適當延長停留時間有利于提高燃氣產(chǎn)量。隨著溫度的升高,CO含量減少,CO2含量增多,H2含量先增加后減少,而CH4含量先減少后增加,其他氣體由于組分較少,變化不明顯。通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn)提高溫度焦油中物質(zhì)種類出現(xiàn)大幅度下降,不帶支鏈的多苯環(huán)結構物質(zhì)比如苯、萘、苊、菲、熒蒽和芘等的總比例顯著增加。(3)在固定床反應器中,研究不同類別催化劑如Ca O、K2CO3、Zn Cl2對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解產(chǎn)物的影響。研究結果表明:加入不同種類催化劑后,熱解氣體組成變化較大,其中H2的含量(體積分數(shù))顯著增加,而CO2的含量明顯下降;添加Ca O催化劑,H2的含量比無催化劑條件下增加了64.72%;當K2CO3催化劑加入量為20%時,H2含量為22.25%;Zn Cl2能有效提高CH4和C2H4的含量,分別提高了9.67%和40.54%。催化劑的加入可以使焦油組成變簡單,含量變低。當停留時間為23.015 min時,高附加值產(chǎn)物2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚含量在30~60%。(4)利用Py GC/MS方法對食用菌培養(yǎng)基廢棄物進行熱裂解實驗研究。研究發(fā)現(xiàn),當裂解時間為10 s,熱解溫度低于500℃時,隨著裂解溫度的升高,熱解產(chǎn)物種類和產(chǎn)率都相應增加;當溫度高于500℃時,熱解產(chǎn)物種類基本保持穩(wěn)定,僅產(chǎn)物產(chǎn)率有所變化;當裂解溫度達到600℃時,高附加值產(chǎn)物收率最大,其中苯酚為4.42%、2,3-二氫苯并呋喃為11.67%、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚為8.59%、2,6-二甲氧基苯酚為4.70%、N-苯基-2-萘胺為6.37%。當裂解溫度為400℃時,熱解產(chǎn)物種類相對較少,便于分離和提純高附加值產(chǎn)物。
[Abstract]:With the development of edible fungus industry, the problem of waste of edible fungus culture media is becoming more and more prominent. How to effectively utilize the waste resources of edible fungus culture media has been paid more attention and attention at home and abroad in recent years. At present, the utilization of waste of edible fungus culture media is mainly focused on fuel, crop straw, feed additive and so on. It is converted into gas, bio-oil and bio-carbon by thermochemical conversion technology. The purpose of this paper is to develop the waste resources of edible fungus culture medium, and to open up a new way for the waste utilization of edible fungus culture medium, so as to make the edible fungus production realize the circulation industry mode of 鈥淭he Production of Non-renewable Resources in China by the Production of Resources鈥，

本文編號：2270812