本文關(guān)鍵詞：酸性水解糠醛殘渣熱解炭化及吸附特性實驗研究

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【摘要】：生物質(zhì)稀酸水解殘渣是生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的固體廢棄物。其中糠醛生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣。為了解決糠醛廢渣的堆放及糠醛生產(chǎn)過程中所需的過熱蒸汽,本文提出利用炭-氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù),將糠醛渣制成生物質(zhì)炭、活性炭及生物質(zhì)燃?xì)狻Ｋ嵝运鈿堅哂懈咚�、高木質(zhì)素、酸性、殘留水解有機(jī)物質(zhì)等特點,其熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、成型等利用方式有別于生物質(zhì)原料。本文針對糠醛渣自身特點,首先對其恒溫干燥、篩分、中和預(yù)處理,利用TG-DSC聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行熱重分析、動力學(xué)分析及需熱量分析;通過管式爐熱解實驗進(jìn)一步確定不同工藝條件下產(chǎn)物分布及生物質(zhì)炭的應(yīng)用性能;利用水蒸氣法制備活性炭,與糠醛渣及糠醛渣炭的亞甲基藍(lán)吸附性能進(jìn)行比較。利用熱重分析確定整個熱解失重過程可分為干燥段、揮發(fā)分逸出段、熱解炭化段三個階段,熱解失重過程主要發(fā)生在揮發(fā)分析出階段,確定主要熱解溫度區(qū)間為300℃-600℃。添加催化劑后抑制水分的析出,失重變化率峰值變大,表明堿金屬鈉鹽促進(jìn)纖維素的分解。利用Friedman微分等轉(zhuǎn)化率法在轉(zhuǎn)化率為0.3至0.7之間求得的活化能幾乎不變,說明此階段熱解反應(yīng)機(jī)理模型一致,其平均活化能是191.82KJ/mol。在熱解溫度為600℃及升溫速率β=5、10、20、40℃/min下所需的熱量分別為10.47、3.46、1.74及0.6MJ/kg。綜合考慮質(zhì)量得率、反應(yīng)時間、能源消耗,本文選擇10℃/min的升溫速率為管式爐熱解及制備活性炭的工藝條件。熱解溫度對固、氣、液三種產(chǎn)物產(chǎn)量影響較大,隨著溫度的升高固體產(chǎn)物下降趨于緩慢;高溫下氣體產(chǎn)量逐漸增大;液體產(chǎn)量在500℃時達(dá)到最高。以質(zhì)量得率和固定碳產(chǎn)率來看熱解溫度為450℃的產(chǎn)品質(zhì)量較高,且相同條件下成型炭的品質(zhì)更高。粉狀炭和成型炭的吸水率和PH值整體上隨著熱解溫度的升高逐漸增大,相同條件下成型炭的PH值較大。高溫下成型炭的體積收縮率將近50%;500℃前跌落強度在98%以上適合搬運和運輸。600℃時電阻率下降到0.58Ω·m,用作防磁材料時需要的熱解溫度更高。生物質(zhì)炭在熱解溫度為400℃時達(dá)到最高的亞甲基藍(lán)脫色率44.4%,350℃時吸附產(chǎn)率達(dá)到最大值1428.72mg·%/g。正交試驗中9組活性炭吸附產(chǎn)率都高于糠醛渣炭,試驗5所得的吸附產(chǎn)率最高。綜合考慮吸附產(chǎn)率的正交試驗方差分析得到最佳工藝方案A2B2C3D2,補充實驗表明得到吸附產(chǎn)率更高,灰分與催化劑結(jié)塊,活性炭灰分含量更低。
【關(guān)鍵詞】：酸性水解 糠醛渣 熱解 糠醛渣炭 活性炭 吸附
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X783;TQ424.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 酸性水解殘渣預(yù)處理12-14
• 1.2.1 酸性水解殘渣物理法預(yù)處理12-13
• 1.2.2 酸性水解殘渣脫灰預(yù)處理13-14
• 1.2.3 酸性水解殘渣添加堿鹽類預(yù)處理14
• 1.3 酸性水解殘渣熱解實驗研究14-16
• 1.3.1 水解殘渣熱解動力學(xué)14-15
• 1.3.2 水解殘渣熱解實驗研究15-16
• 1.4 酸性水解殘渣氣化研究16-17
• 1.4.1 水解殘渣氣化研究16-17
• 1.4.2 水解殘渣燃?xì)獾奈廴拘?/span>17
• 1.5 水解殘渣的利用方式17-20
• 1.5.1 水解殘渣鍋爐燃燒17-18
• 1.5.2 土壤改良劑18
• 1.5.3 吸附劑18-19
• 1.5.4 糠醛渣利用工藝流程19-20
• 1.6 課題的提出及研究目的20-21
• 1.6.1 課題的提出20-21
• 1.6.2 研究目的21
• 1.7 技術(shù)路線21
• 1.8 主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 實驗原料、設(shè)備及方案23-31
• 2.1 實驗原料23-24
• 2.2 實驗設(shè)備及儀器24-25
• 2.2.1 實驗反應(yīng)設(shè)備24-25
• 2.2.2 實驗測試主要儀器及藥品25
• 2.3 原料預(yù)處理25
• 2.4 糠醛渣實驗方案25-31
• 2.4.1 糠醛渣熱重實驗及動力學(xué)分析25-26
• 2.4.1.1 實驗?zāi)康?/span>25
• 2.4.1.2 實驗方法與步驟25-26
• 2.4.1.3 實驗內(nèi)容26
• 2.4.2 糠醛渣熱解炭化及成型炭氧化實驗26-28
• 2.4.2.1 實驗?zāi)康?/span>26
• 2.4.2.2 實驗方法與步驟26-27
• 2.4.2.3 實驗內(nèi)容27-28
• 2.4.3 糠醛渣炭及活性炭亞甲基藍(lán)吸附實驗28-31
• 2.4.3.1 實驗?zāi)康?/span>28
• 2.4.3.2 實驗方法與步驟28
• 2.4.3.3 實驗內(nèi)容28-31
• 第三章 糠醛渣熱重實驗及動力學(xué)分析31-39
• 3.1 熱重實驗結(jié)果與分析31-34
• 3.1.1 熱解終溫對熱重實驗的影響31-32
• 3.1.2 升溫速率對熱重實驗的影響32-34
• 3.1.3 催化劑對熱重實驗的影響34
• 3.2 糠醛渣熱解動力學(xué)分析34-36
• 3.3 糠醛渣熱重實驗需熱量分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 糠醛渣及成型糠醛渣熱解炭化實驗39-47
• 4.1 實驗材料39
• 4.2 測試方法39-41
• 4.2.1 工業(yè)分析39
• 4.2.2 質(zhì)量得率、固定碳得率39-40
• 4.2.3 表觀特性40
• 4.2.4 燃燒性能40-41
• 4.3 熱解溫度對粉狀糠醛渣產(chǎn)物分布的影響41-42
• 4.4 熱解終溫對生物質(zhì)炭特性的影響42-46
• 4.4.1 工業(yè)分析42-43
• 4.4.2 質(zhì)量得率、固定碳得率43-44
• 4.4.3 糠醛渣炭表觀特性44-45
• 4.4.3.1 粉狀糠醛渣炭表觀特性44
• 4.4.3.2 成型糠醛渣炭表觀特性44-45
• 4.4.4 工業(yè)級成型炭燃燒性能45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第五章 糠醛渣炭及活性炭亞甲基藍(lán)吸附實驗47-59
• 5.1 吸附劑來源與制備47
• 5.2 活性炭制備的正交試驗設(shè)計47-48
• 5.3 亞甲基藍(lán)吸附性能測試方法與步驟48-50
• 5.3.1 亞甲基藍(lán)吸附測試方法48-49
• 5.3.2 亞甲基藍(lán)吸附測試實驗步驟49-50
• 5.4 結(jié)果與討論50-56
• 5.4.1 糠醛渣及糠醛渣炭的吸附性能50-51
• 5.4.2 糠醛渣活性炭的吸附性能51-56
• 5.5 本章小結(jié)56-59
• 第六章 全文總結(jié)與展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果65-67
• 致謝67

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本文編號：693483