滇池底泥热解及产物研究

论文摘要

受污染的湖泊底泥是湖泊的主要内源污染物。由于独特的地理环境和污染史,滇池底泥呈现明显的污染特征,疏浚工程产生的底泥大部分堆放在滇池岸边,不仅占用大量土地,而且可能导致二次污染,如何有效处置是亟待解决的环境问题。热解法具有经济效益与环境效益双赢的优点,是实现固体废物减量化、资源化、无害化的处理技术之一。本文将热解技术应用于滇池底泥,为滇池底泥热化学处理提供参考。通过工业分析、元素分析、XRF分析,全面了解滇池底泥成分。通过TG-DTA分析对滇池底泥热分解特性进行研究。在上述分析的基础上,在热解终温为500～1000℃范围内对滇池底泥进行了热解实验研究,并对具有代表性的热解产物进行了特性分析。得到如下结果：（1）工业分析和元素分析结果表明,滇池底泥中固定碳含量较低,灰分含量最高,挥发分含量36.56%,有一定的能源利用价值；滇池底泥C、H元素含量较高,具有一定的潜热,并且其中Si、Al、Fe等元素含量较高,具有建材开发价值,底泥中还含有多种金属元素,在热解过程中可能起到催化作用。（2）在空气气氛中对滇池底泥进行了TG-DTA实验,结果表明,滇池底泥的燃烧可分为四个阶段。TG曲线的动力学计算结果表明,第二阶段（230.02℃～420.69℃）属一级反应,反应活化能为22.691kJ/mol,第三阶段（420.69℃～530.89℃）属二级反应,反应活化能为15.390kJ/mol.（3）滇池底泥热解气中主要成分H2、CO、CH4、CO2、C2H4及C2H6。高温段H2、CO、CH4等可燃性气体大量产生。通过理论计算得出,820～860℃所收集气体的LHV约为12122.19kJ/m3,属于中热值气体燃料。液态热解产物主要成分是苯酚（Phenol）及其烃基衍生物,没有燃料利用价值,但高含量的苯酚及其衍生物可用作化工原料。固态产物中富集了大量的Si、Al、Fe等矿物元素,具有较好的建材利用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图和图表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 滇池污染状况
• 1.1.2 滇池内源污染特征及疏浚情况
• 1.2 本课题创新点及研究意义
• 1.3 技术路线和主要研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 污泥处置方式概述
• 2.1.1 卫生填埋
• 2.1.2 土地利用
• 2.1.3 焚烧
• 2.1.4 其他新方法
• 2.2 污泥热解技术研究情况概述
• 2.2.1 污泥热解工艺
• 2.2.2 污泥热解影响因素
• 2.2.3 污泥热解产物特性
• 2.2.4 污泥热解反应模式及机理
• 第三章 实验原料及实验设备
• 3.1 实验原料
• 3.1.1 工业分析
• 3.1.2 元素分析
• 3.2 主要实验及分析设备
• 第四章 滇池底泥热分析
• 4.1 热分析方法简介
• 4.1.1 热重分析法
• 4.1.2 差热分析法
• 4.1.3 热重-差热（TG-DTA）同时联用技术
• 4.2 热分析实验
• 4.2.1 实验原料制备
• 4.2.2 实验设备及实验条件
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 滇池底泥燃烧动力学特性分析
• 4.3.1 热分析反应动力学方程
• 4.3.2 动力学参数求法
• 4.3.3 动力学参数的求解
• 4.4 本章小结
• 第五章 滇池底泥固定床热解实验
• 5.1 固定床热解实验装置
• 5.2 实验样品制备及实验方法
• 5.2.1 实验样品制备
• 5.2.2 实验流程及操作方法
• 5.3 热解终温对热解产物产率的影响
• 5.3.1 热解终温对固态热解产物产率的影响
• 5.3.2 热解终温对液态热解产物产率的影响
• 5.3.3 热解终温对气态热解产物产率的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 滇池底泥热解产物性能分析
• 6.1 气态产物特性分析
• 6.1.1 分析方法及实验条件
• 6.1.2 样品制备
• 6.1.3 分析结果与讨论
• 6.2 液态产物特性分析
• 6.2.1 液态产物的物理性状
• 6.2.2 液态产物成分分析
• 6.3 固态产物特性分析
• 6.3.1 固态产物的物理性状
• 6.3.2 固体半焦比表面积及孔结构分析
• 6.3.3 固体半焦成分分析
• 6.3.4 固体半焦利用方式探讨
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 进一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录
• 附录B 攻读硕士期间申请专利
• 附录C 攻读硕士期间参加科研项目
• 附录D 热解气态产物GC图谱