能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),隨著化石能源的日益枯竭,新型可再生能源的開(kāi)發(fā)是世界各國(guó)面臨的挑戰(zhàn)。生物質(zhì)能源作為一種可再生能源,有望替代傳統(tǒng)化石能源成為未來(lái)的主要能源之一,其開(kāi)發(fā)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本課題以無(wú)患子為原料,通過(guò)微波快速裂解技術(shù)制備生物質(zhì)油和活性炭,突破了無(wú)患子種殼堅(jiān)硬的難題,為充分利用無(wú)患子制備可再生新能源提供新的途徑。本文首先對(duì)無(wú)患子進(jìn)行元素分析及成分分析。通過(guò)熱重分析研究其熱解過(guò)程中質(zhì)量變化規(guī)律,為無(wú)患子微波裂解工藝的選擇提供理論參考。其次對(duì)無(wú)患子微波裂解試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)地研究,在前人的基礎(chǔ)上確定了微波功率、裂解溫度、裂解時(shí)間和吸收劑添加量為主要影響因素,通過(guò)單因素試驗(yàn)研究其對(duì)無(wú)患子微波裂解的影響規(guī)律,初步確定較優(yōu)工藝參數(shù)。為提高生物油產(chǎn)率,通過(guò)Box-Behnken響應(yīng)曲面法進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化,獲得最優(yōu)工藝組合：裂解溫度600.80℃、微波功率1.93 kW、吸收劑添加量1.87%、裂解時(shí)間7.43 min,此時(shí)的響應(yīng)值即生物油產(chǎn)率為47.67%。再次,采用最優(yōu)工藝條件制備無(wú)患子微波裂解生物質(zhì)油,理化分析表明生物質(zhì)油水分為53.48%,酸值較高,具有較強(qiáng)的腐蝕性；通過(guò)GC-MS對(duì)其揮發(fā)性組分進(jìn)行分析。結(jié)果表明,生物質(zhì)油成分較為復(fù)雜,油酸相對(duì)含量最大,相對(duì)峰面積占總揮發(fā)性組分18.71%,脂肪酸類相對(duì)峰面積占比30.25%；為獲得成分簡(jiǎn)單的生物質(zhì)油,研究催化劑HCl、H2SO4、H3PO4、KOH、NaOH、CaO、MgO、 MgCl2和CaCl2對(duì)生物質(zhì)油組分及可燃?xì)庵蠬2、CO、CH4組分的影響。結(jié)果表明對(duì)無(wú)患子進(jìn)行粉碎及無(wú)機(jī)酸預(yù)處理有利于脂肪酸酯鍵的斷裂,使制備的生物質(zhì)油脂肪酸類物質(zhì)含量顯著增多,相對(duì)峰面積占比達(dá)80%以上,但對(duì)H2、CO、CH4組成的影響較小。MgCl2的添加使生物質(zhì)油中酚類及芳香族的相對(duì)含量及可燃?xì)庥蒆2、CH4的相對(duì)含量得以增大。KOH、NaOH的添加則可促進(jìn)長(zhǎng)鏈脂肪酸裂解成烷烴類和烯烴類物質(zhì)。最后,對(duì)無(wú)患子微波裂解所得焦炭進(jìn)行活性炭制備研究。以碘吸附值為主要指標(biāo),使用KOH作為活化劑,通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)活化工藝進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化制得的活性炭進(jìn)行紅外光譜分析和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析。結(jié)果表明,無(wú)患子活性炭吸附性能好,碘吸附值達(dá)1036 mg/g,符合國(guó)家凈水用一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ邋ｆｂｒ邋ｍｉｃｒｏｗａｖｅ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ逡逑％／＂邋‘邋＇謙逡逑騰’：[椋蝷r逡逑ｆｃ—一；—．．．．ｙ逡逑圖２－２微波裂解裝置示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｗａｖｅ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑如圖２－１微波裂解裝置由微波裂解系統(tǒng)，產(chǎn)物冷凝收集系統(tǒng)組成。微波裂解逡逑系統(tǒng)主要由微波裂解爐和反應(yīng)器組成。微波裂解爐腔體采用不誘鋼材料，在立方逡逑體的左側(cè)面，后側(cè)面及后側(cè)面各有一個(gè)波導(dǎo)管接口，３個(gè)功率為８００邋Ｗ微波發(fā)生逡逑器經(jīng)波導(dǎo)管導(dǎo)入腔體，組成０？２邋ｋＷ功率的微波反應(yīng)裂解爐。反應(yīng)器為定制的２５０逡逑ｍＬ耐高溫磨口平底石英瓶，反應(yīng)器第一段導(dǎo)管亦采用高純度石英材料。逡逑設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表２－２。逡逑１７逡逑

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由反應(yīng)物得率情況確定裂解最佳時(shí)間為７邋１１１１１１，得率為４６．５２±０．４６％。７邋１１１１１１無(wú)逡逑患子幾乎裂解完全，超過(guò)７邋ｍｉｎ，生物質(zhì)油產(chǎn)率反而下降，但下降趨勢(shì)平緩，氣逡逑體產(chǎn)物緩慢上升，固體產(chǎn)物緩慢下降，結(jié)果如圖２－８所示。逡逑如廣邐‘逡逑巧－邐．￣￣？逡逑４０邋－逡逑豪巧．邐栜逡逑看邋２０邋＿邐￣■邐＂■叫Ｉ逡逑巧‘逡逑１０邋－逡逑５邋？逡逑０邋Ｉ邐邐Ｉ———Ｘ—邋邐１—１邐１邐邋Ｉ邋邋邋■■■—ｌｌＪ逡逑４邐５邐６邐＾邐￥邐９邐１０邋至呈逡逑裂

本文編號(hào)：2817775