發(fā)布時間：2020-04-20 15:37

【摘要】：資源的有效利用在當今經(jīng)濟社會依舊是一個焦點。不可再生的化石能源,尤其是煤炭仍然是支撐我國發(fā)展的主導能源,煤炭的利用方式導致利用效率不高且伴隨著嚴重的環(huán)境污染。與此同時能源需求的增加使可再生能源地位日益突出。因此,通過生物質(zhì)與褐煤混合熱解,將可再生的生物質(zhì)資源與煤炭的清潔高效利用相結合,不僅能更有效地利用生物質(zhì)資源,還能減少煤炭用量和減輕環(huán)境保護壓力。本研究將褐煤和大豆莢在自制的熱解裝置上進行共熱解實驗,研究大豆莢的添加比例(0%、10%、20%、30%、40%、50%、100%)對褐煤熱解產(chǎn)物特性的影響(熱解焦油用GC-MS和FTIR進行分析,半焦用FTIR、SEM、BET進行分析),利用熱重分析儀初步了解共熱解失重過程并從動力學的角度探討添加大豆莢對褐煤熱解過程的影響,分析Fe2O3對共熱解產(chǎn)物產(chǎn)率與品質(zhì)的影響,最后將共熱解半焦用于模擬印染廢水的吸附實驗。在本研究實驗條件下得到的結果如下:(1)隨著大豆莢摻混比的增加,熱解半焦產(chǎn)率減小,熱解氣產(chǎn)率增大,焦油產(chǎn)率先增加后減小,在大豆莢摻混比為30%時,熱解焦油產(chǎn)率達到11.98%,與理論計算值偏差最大,表明大豆莢的添加有一定的促進焦油生成的共熱解協(xié)同作用。(2)FTIR分析結果表明,共熱解焦油與煤單獨熱解焦油相比,C=C、C=O等官能團減少,添加大豆莢有利于醚鍵以及含氧雜環(huán)的裂解;GC-MS檢測結果顯示,與煤單獨熱解焦油相比,共熱解焦油中長鏈脂肪烴增至21.69%,芳香族化合物降至23.34%,酚類化合物的含量比理論值增加6.4%。(3)FTIR分析表明,共熱解半焦與煤半焦相比,C=O、C-O等含氧基團增多,SEM表明共熱解半焦表面出現(xiàn)大量小碎片;BET分析顯示共熱解半焦的比表面積比煤半焦增大,大豆莢的添加能使半焦的平均孔徑減小。(4)添加Fe2O3使共熱解產(chǎn)物焦油和半焦產(chǎn)率略有下降,共熱解焦油芳香族化合物降至20.39%。(5)共熱解半焦對亞甲基藍的去除率為80.68%。(6)熱重結果表明,混合物共熱解的最大失重速率所對應的溫度比褐煤的降低5.6℃,揮發(fā)分析出的終止溫度比褐煤提前17.51℃,DTG實驗值在400℃時比理論值大,大豆莢的添加具有促進褐煤實際熱失重速率變大的作用,熱解過程符合一級反應動力學方程。
【圖文】：

稱取10g±0.01g空氣干燥基樣品在鋼甑中熱解，溫控儀自動控制熱解程序，熱解完成后測定收集到的產(chǎn)物產(chǎn)率（定制試管收集焦油和水，，集氣袋收集熱解氣，甑體收集半焦），詳見圖2.1。熱解產(chǎn)物檢測用到的主要儀器見表2.3，試劑見表2.4。圖2.1 鋁甑熱解裝置圖Fig. 2.1 Schematic diagram of aluminum craggan表2. 3 實驗所用主要儀器Tab. 2.3 Main instruments for experiment儀器與設備名稱 型號 生產(chǎn)廠家氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 6890N/5970N型 美國安捷倫公司熱解爐 —— 武漢科技大學溫控儀 KSY-6D-16 武漢亞華電爐廠熱重分析儀 STA449F3型 德國NETZSCH公司磁力攪拌器 DF-101S 河南省予華儀器有限公司紫外可見分光光度計 UV1800-PC 上海美普達儀器有限公司電子掃描顯微鏡 TESCAN VEGA3 FEI香港有限公司電子天平(感重0.1 mg) AL204 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司電熱鼓風干燥箱 101-1A型 天津市泰斯特儀

圖 2.2 亞甲基藍標準曲線Fig. 2.2 Standard curve of methylene blue褐煤的熱重實驗大豆莢樣、最優(yōu)摻混樣進行熱重實驗，根據(jù)電腦記分析熱解特性參數(shù)，以便從圖形和數(shù)值上分析大豆用動力學分析方法求取動力學參數(shù)，探究褐煤和大條件用的熱重分析儀是德國 NETZSCH 公司的 STA449F，能夠抵抗高溫高壓的極端環(huán)境，即使在有蒸氣環(huán)變化。設置熱重實驗條件：坩堝選用 Al2O3坩堝，
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ530.2

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