污泥及生物质资源化利用研究

论文摘要

对城市污泥进行元素、红外及热重分析,利用自动量热仪计算污泥发热量。实验考察了污泥在不同升温速率、不同热解恒温时间及不同热解终温下的污泥热解产物分布。实验结果表明,延长热解时间,提高热解终温均可使污泥热解深度加大。污泥热解生成产物化学性质不稳定,在反应器内易发生二次分解反应,因此,在温度500℃恒温延长适当的热解时间(40 min)可以使污泥热解油产率提高并使其组分轻质化。利用玉米秆、松木、杨木做原料,以CO2为活化剂制备活性炭,并以液化气做改性剂900℃改性活性炭。对改性前后的样品做低温氮气吸附曲线及红外分析,考察了其对气相中非极性分子苯、极性分子氨及液相中有机染料及三价金属铁离子的吸附性能。样品表征的结果表明,液化气对样品的改性作用主要体现在其高温裂解生成的微小碳颗粒选择性的堵塞了活性炭样品中孔径小于1nm的孔道。吸附实验说明,样品气相吸附苯蒸汽及氨蒸汽的能力主要取决于样品总孔积的大小,液相吸附试验中,由于有机染料体积过大,样品对其的吸附能力主要取决于孔径大于1nm的孔道体积的大小。样品对三价金属铁离子的吸附能力与样品表面化学性质有关,而与样品孔容积数值关系不大。研究样品的吸附动力学,结果表明大部分样品的吸附过程符合准二级吸附速率方程。液化气可以改变样品的吸附机制,吸附机制的改变与活性炭所选原料的不同无关联。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究意义
• 1.2 论文研究背景
• 1.2.1 常用污泥处理方法
• 1.2.2 污泥热解处理技术研究
• 1.2.3 农林废弃物及所制炭材料的液相吸附研究
• 1.3 论文研究思路及技术路线
• 第二章 污泥热解动力学研究
• 2.1 原料分析
• 2.1.1 污泥干燥
• 2.1.2 污泥元素分析
• 2.1.3 污泥红外分析
• 2.1.4 污泥发热量计算
• 2.2 污泥热解动力学模型
• 2.3 污泥热解动力学方程拟合
• 2.3.1 不同升温速率的动力学拟合
• 2.3.2 不同干燥度动力学方程拟合
• 2.3.3 不同热解气氛动力学方程拟合
• 2.4 小结
• 第三章 污泥热解实验研究
• 3.1 实验装置及流程
• 3.1.1 热解实验装置
• 3.1.2 热解实验条件
• 3.1.3 产物分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 升温速率的影响
• 3.2.2 恒温时间的影响
• 3.2.3 热解终温的影响
• 3.2.4 热解气相产物分析
• 3.3 小结
• 第四章 活性炭制备改性及样品分析
• 4.1 样品的制备与改性
• 4.1.1 原料预处理
• 4.1.2 制备与改性
• 4.2 样品分析
• 4.2.1 收率计算
• 4.2.2 样品表征
• 4.2.3 样品吸附
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 收率比较
• 4.3.2 样品表征
• 4.3.3 样品吸附
• 4.4 小结
• 第五章 活性炭样品吸附动力学研究
• 5.1 吸附动力学模型的建立
• 5.2 活性炭样品吸附动力学研究
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢