發(fā)布時間：2020-10-13 03:18

　　 烘焙是一種具有應(yīng)用潛力的熱化學(xué)預(yù)處理方法,可用來提升生物質(zhì)的能量密度。含氧烘焙能夠加速生物質(zhì)有機組分的降解進而形成復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu),對染料廢水和鉛、鎘,汞等重金屬離子有很強的吸附能力。本文對玉米秸稈顆粒烘焙所得固體產(chǎn)物進行了詳細的檢測,通過工業(yè)分析、元素分析、氮吸附脫附實驗、掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)測定實驗和亞甲基藍吸附實驗對比分析了反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣氛和原料含水率對烘焙產(chǎn)物物化特性的影響,通過烘焙炭對亞甲基藍溶液吸附性能測試及相應(yīng)吸附動力學(xué)參數(shù)計算,為優(yōu)化秸稈炭吸附性能,提供可靠實驗數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。首先,對實驗原料玉米秸稈制樣并進行相關(guān)物化特性測試。利用熱重實驗及相關(guān)標(biāo)定方法獲得玉米秸稈樣品的著火點,采用在工業(yè)分析儀、元素分析儀及氧彈熱量儀測定玉米秸稈烘焙前后樣品的組成成分。進而對比分析了不同操作條件(溫度、氣氛和樣品含水率)對烘焙產(chǎn)物組分、質(zhì)量產(chǎn)率、能量產(chǎn)率和熱值的影響。研究表明氮氣氣氛下,提高烘焙溫度使玉米秸稈烘焙炭中H/C和O/C比率下降,質(zhì)量產(chǎn)率、能量產(chǎn)率相應(yīng)減少,但熱值明顯增大。空氣氣氛下質(zhì)量產(chǎn)率、能量產(chǎn)率和熱值均減小。其次,對烘焙炭微觀幾何形態(tài)及官能團分布進行了表征。采用氮吸附脫附測試、掃描電鏡(SEM)成像和傅里葉紅外光譜(FTIR)分析等表征方法從微觀角度對烘焙炭的孔徑分布及官能團演化過程進行了詳細研究。根據(jù)所得實驗數(shù)據(jù)探討了烘焙過程中的溫度、氣氛和含水率對固體產(chǎn)物的比表面積、孔容積、孔徑分布影響,并采用分形維數(shù)方法進行了一致性分析。分析結(jié)果表明氮氣氣氛下烘焙產(chǎn)物的孔隙率較低,比表面積和孔容積較小。由于空氣氣氛條件下氧氣的存在加速了有機組分的分解,促進了烘焙產(chǎn)物孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育,與氮氣氣氛下所得烘焙炭相比,同溫所制備烘焙炭比表面積和孔容積顯著增加;玉米秸稈內(nèi)的含水率高在一定程度上促進孔隙的發(fā)展,比表面積增加,小孔徑孔隙增加。除此之外,由紅外光譜可知空氣氣氛下烘焙的產(chǎn)物含有豐富的含氧官能團,如羧基、羥基,內(nèi)酯基等。最后,開展了烘焙炭亞甲基藍吸附性能測試及吸附動力學(xué)分析。考察了烘焙溫度、原樣含水率和烘焙氣氛對產(chǎn)物吸附亞甲基藍性能的影響。實驗結(jié)果表明隨著孔容及比表面積的增加的吸附量顯著增加;提高烘焙溫度亦能提高吸附能力,含水原樣能夠促進產(chǎn)物對亞甲基藍的吸附。因此,以空氣烘焙產(chǎn)物作為研究對象,探究了亞甲基藍吸附過程及其吸附動力學(xué)。研究表明烘焙固體產(chǎn)物的亞甲基藍吸附過程動力學(xué)更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,吸附過程的活化能值為7.65、18.21和7.21 KJ/mol。吸附過程中既存在物理吸附,又有化學(xué)吸附,且以物理吸附為主導(dǎo)。由吉布斯自由能可知吸附過程可自發(fā)的進行。
【學(xué)位單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK6;X505
【部分圖文】：

圖 1-1 生物質(zhì)利用技術(shù)主要方法燒是一種利用率較低的生物質(zhì)利用方式。生物質(zhì)與煤混燃技術(shù)是一種較用技術(shù)，不僅可減少煤的消耗，而且降低了 NOx和 SO2的排放[12]。然而率高、破碎耗能高、熱值低、不易存儲，與煤混合燃燒對電站燃煤鍋爐物質(zhì)熱解技術(shù)是在缺氧或無氧情況下的提高生物質(zhì)能利用效率和減少環(huán)。快速熱裂解技術(shù)是在快速升溫至裂解溫度和較短的停留時間條件下，的生物油和固態(tài)的生物質(zhì)炭的過程。作為一種新型的生物質(zhì)利用方式，勢，如生物質(zhì)油擁有能量密度大，易于存儲和運輸?shù)葍?yōu)點[13]；熱解產(chǎn)生富碳材料，具有較為復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的表面含氧官能團、較大的化學(xué)穩(wěn)定性和較強的陽離子交換能力，在污水治理、煙氣凈化、土壤修、燃料電池等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景[14]。生物質(zhì)炭的比表面積雖然僅為面積的百分之一，但其對重金屬[15]和印染廢水[16]的吸附量與商業(yè)活性炭物質(zhì)炭活化處理后可以極大地增加表面積和含氧官能團，增強了生物質(zhì)

東北電力大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 實驗設(shè)計及分析檢測方法秸稈收集與預(yù)處理取玉米秸稈（取自吉林市周邊），風(fēng)干后，剪成小段后用自來水清根據(jù) GBT28730-2012 將玉米秸稈粉碎并篩選出 0.22~0.45 mm 的樣干燥箱內(nèi)干燥 24 h 后或在 105℃烘干 6 h，密封于自封袋中置于干燥將樣品烘干至目標(biāo)要求，以確保實驗的準(zhǔn)確性。烘焙實驗是在程序溫控石英管式爐內(nèi)進行，管式爐裝置見圖 2-1。浮子流量計確定流量，氮氣氣氛由氮氣瓶提供，連接氣源管的氣密皂水涂抹在連接處檢測管式爐的氣密性，每次原料放入后將絕熱塞持加熱段的溫度場均勻。

第 2 章 實驗設(shè)計及分析檢測方法術(shù)路線先在熱重分析儀上選用空氣載氣的 TG 實驗，獲得玉米秸稈的G 法利用 ORIGIN 軟件作圖可得玉米秸稈原樣的著火點。選取平管式爐內(nèi)烘焙出不同操作條件下的固體產(chǎn)物，測量并分析了能量產(chǎn)率、熱值與操作參數(shù)之間的關(guān)系；分別利用 FTIR，比表儀等化學(xué)分析儀器表征了烘焙過程中的結(jié)構(gòu)和官能團的演化過對烘焙固體產(chǎn)物對常見印染材料亞甲基藍的吸附特性，吸附研究，分析產(chǎn)物應(yīng)用于活性炭吸附印染廢水的可行性。具體路線
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1 劉衛(wèi)山;玉米秸稈含氧烘焙制備生物質(zhì)炭結(jié)構(gòu)演化及吸附性能研究[D];東北電力大學(xué);2019年

本文編號：2838664