论文摘要
生物质是一种可再生能源,形成的碳循环实现了CO2的零排放。生物质来源广泛,蕴含着巨大的利用价值,合理的开发、利用可带来良好的经济和环境效益。我国是生物质资源大国,研究和开发生物质资源的利用技术对我国能源战略具有重大意义。结合湿式氧化技术的特点,论文提出了一种处理高含水量生物质的方法。实验考察了秸秆湿式氧化技术的可行性,并利用气体组份分析、元素含量的测定和质谱等分析手段,重点研究了反应温度、加热时间、碱性Na2CO3、秸秆浓度等对秸秆湿式氧化效果的影响,得出了秸秆湿式氧化三相产物分布、固体产物元素构成及碳氮比等研究结果,为实现生物质的资源化利用奠定了基础。结合操作参数对产物的影响分析,湿式氧化处理浓度6%小麦秸秆的较佳条件为：反应温度190℃,碱性Na2CO3浓度控制在6g/L,加热时间为10min。论文通过测定湿式氧化固体产物的发热量,结合元素分析结果,建立了发热量与碳、氢、氮三元素的多元线性回归模型。其固体产物的高位发热量与三种元素线性关系并不显著,与常规生物质的发热量预测及建模结论不同。这类数学模型可为产物的研究和预测提供重要参考。文中还利用热重分析方法,对固体产物进行了热解失重实验。与未处理的小麦秸秆热解过程相比,湿式氧化处理的小麦秸秆热解温度较高,开始于310℃,失重速率峰值更大,这是湿式氧化反应的固体产物中主要含有纤维素,而半纤维素、木质素被氧化、溶解的结果。在湿式氧化过程中,自由基反应占主导地位,整个过程还伴随发生热解、水解等反应,包括醚和酯基等化学键的断裂、脱水、缩合等几种。在实验研究的基础上,论文提出了间歇式和连续式两种秸秆湿式氧化处理工艺,并对工艺的经济效益、环境效益和社会效益等进行了分析,该工艺用于乙醇发酵,乙醇综合成本可降低109.08元/吨。湿式氧化技术简单、易于操作和控制,可以有效提高秸秆等废弃物的附加值,将农业废弃物等变废为宝,并且创造了就业机会,为社会主义新农村建设营造了一个良好环境。论文以解决高含水量的生物质转化和处理技术为方向,重点放在秸秆湿式氧化产物及影响因素的基础性研究上,为秸秆等生物质废弃物的资源化利用提供了新的思路。秸秆湿式氧化技术,可望实现秸秆等生物质废弃物的减量化、无害化和资源化,是一项很有应用前景的技术