木质素与高密度聚乙烯共热解特性研究

生物质与塑料共热解是一种非常有效的生物质利用方法之一,但由于生物质结构的复杂性,共热解过程的机理尚不明晰。木质素是生物质的主要组分之一,本文通过热重-质谱联用仪和裂解器-气相色谱质谱仪研究其与高密度聚乙烯共热解过程,获取共热解特性及热解产物分布特性,以揭示共热解过程机制。结果显示,木质素与高密度聚乙烯共热解过程存在协同效应,使得热解失重速率加快,热解固体残渣含量减少。共热解过程有利于CH₄、H₂O、CO和C₂H₄的生成,抑制CO₂的生成。同时,酚类、醇类和糖类等含氧化合物产量减少,烷烃和烯烃类化合物产量增加。结果表明,共热解过程会发生氢转移现象,氢与木质素衍生热解产物结合发生反应,从而抑制含氧化合物的生成,促进烷烃类和烯烃类化合物生成。     

热解温度对污泥生物炭稳定性及养分淋溶特性影响

以市政污泥为原料,在300、500、700℃条件下热解制备得到污泥生物炭。采用碱液吸收法测定生物炭在培养环境下的CO2释放速率以表征其降解速率,并采用预测模型计算得到生物炭的半衰期。以去离子水为浸提剂考察了生物炭中可溶性养分含量及其淋溶特性。结果表明:在300~700℃范围内,较高温度下制备的生物炭降解缓慢,稳定性更强,可在自然环境中长期存在,具有更好的固碳效果;较低温度下制备的生物炭中水溶性氮、水溶性钾含量更高,但水溶性磷含量更低;生物炭中养分的淋溶效果与其可溶性养分含量一致,较低温度下制备的生物炭的淋溶液中水溶性氮、水溶性钾含量较高,水溶性磷含量较低。     

岛礁生活可燃固废清洁转化工程示范

岛礁生活可燃固废的安全处置问题关系着岛礁的可持续发展。针对岛礁可燃固废直接燃烧效率低、易生成二次污染物等突出问题，提出了变可燃固废非均相燃烧为均相燃烧的利用思路，设计了可燃固废热解气化–旋流燃烧装置，并以此装置为核心建设了岛礁生活可燃固废清洁转化系统工程示范。结果表明：该工程整套设备运行稳定，尾气排放符合国家GB 18485-2014要求，实现了岛礁生活可燃固废清洁处置，保障了岛礁生态安全。     

基于经济发展水平的生活垃圾热值分析与预测

获得垃圾热值的方法有直接测定法和计算法两种.现有的计算方法在预测城市生活垃圾热值精度和适用性方面有待提高,迫切需要一种能够准确预测城市生活垃圾热值的计算方法.为此,以我国7个城市的16个生活垃圾为样品,进行基础物化性质分析.根据分析结果,采用现有的计算模型以及MATLAB计算软件等进行计算及修正,得出新的计算公式.验证发现,该公式能较好地估算我国现阶段各地区的垃圾热值,可以为全国各地计划新建的生活垃圾焚烧项目的工艺设计和运营管理提供理论数据和支撑.     

城市固体废弃物中氯含量的分析方法比较

低品位固体燃料如固体废弃物和生物质等通常含有氯元素（Cl）。在热化学过程中,燃料中的Cl会对颗粒物的排放和设备的运行造成一定的影响,并造成设备的腐蚀,因此有必要准确地量化燃料中的Cl含量。本文利用已有的Cl测定方法如燃烧法（氧弹燃烧法、艾士卡法）、水萃取法和XRF法对纯NaCl、PVC和固体废弃物模拟组分和厨余沼渣中的Cl含量进行检测和比较,提出一套能准确定量出含多种氯化物的城市固体废弃物中Cl含量的方法。结果表明,单一采用燃烧法、水萃取法和X射线荧光（XRF）法均无法准确量化城市固体废弃物中Cl的含量,而采用水萃取联合艾士卡法可以较准确地检测出城市固体废弃物中的Cl含量。     

改性西瓜皮生物炭对废水中Pb2+的吸附研究

以西瓜皮为原料制备生物炭（WM）吸附水中的Zn²⁺,再将吸附后的生物炭进行二次热解,制得WM-Zn并用于吸附水中的Pb²⁺。研究表明,WM-Zn对Pb²⁺ 的吸附容量（163.84 mg/g）高于WM的吸附容量（87.64 mg/g）。利用X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、元素分析（EA）、X射线衍射（XRD）、吸附比表面测试法（BET）和Zeta电位对生物炭进行了表征,发现WM-Zn表面孔结构的扩大和官能团的增多均有助于Pb²⁺ 的去除,WM-Zn对Pb²⁺ 的吸附可归结为官能团络合、静电吸附、物理吸附和沉淀作用。此外,WM吸附Zn²⁺ 和WM-Zn吸附Pb²⁺ 均符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,表明吸附过程是以单分子层吸附为主的化学吸附。在吸附-解吸循环实验中,WM-Zn在第6次循环中吸附量可达到87.36 mg/g,表明WM-Zn吸附具有良好的可重复性。     

(火用)方法在垃圾气化剂选取中的应用

对于垃圾气化的转换效率,传统上采用冷煤气效率来表示,采用(火用)方法并提出了(火用)效率和累积(火用)效率。根据冷煤气效率、(火用)效率和累积(火用)效率对垃圾气化的3种气化剂进行比较,发现依照3种效率选取的最佳气化剂不尽相同。分析可得:(火用)方法要比传统方法更全面更具实践价值,(火用)效率和累积(火用)效率强调了合成气焓(火用)的利用潜力。由于累积(火用)效率兼顾到了气化剂获取的能耗成本,从而可为气化剂的科学选取提供依据。     

TG-MS研究生物质组分与聚乙烯共热解特性

为了探索生物质主要组分在与塑料共热解过程中的协同效应和小分子气体产物的变化规律,笔者采用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究纤维素、木聚糖、木质素与聚乙烯的共热解特性。共热解样品的混合比例为1∶1(w/w),TG实验得到了各单组分以及混合组分的失重区间,通过对单组分TG数据的拟合得到理论值与实验值,比较得到混合组分在共热解过程中存在协同效应,可促进样品的分解。MS实验数据表明,在共热解过程中聚乙烯的存在促进了生物质组分的分解,从而使小分子气体产物的产量增加。纤维素热解的小分子产物中H_2O和CO_2的产量增大;木聚糖和聚乙烯在共热解过程中会促进对方分解,H_2O,CH_4,H_2和C_2H_4都有更高的产量;木质素和聚乙烯的共热解过程会促进CO,C_2H_4和H_2的产生。     

烘焙对生物质热化学转化特性影响的研究进展

生物质是可再生能源的重要组成部分，储量巨大，但其含水量高、能量密度和热值低等缺点致使其研磨难度大、存储运输不便，难以资源化利用。本文对烘焙预处理技术的过程及特点、能耗分析和较为理想的烘焙标准进行了简述；并重点阐述了烘焙对生物质燃烧、热解和气化特性影响的研究进展。经烘焙处理后的生物质在炉膛内可快速、稳定燃烧，炉内温度迅速升高，产生的烟气量减少；热解产生的生物质焦油中水和乙酸含量明显减少，苯酚含量增加，热值总体升高；气化合成气品质明显提升，能量密度增大，总气化效率显著提高。此外，对烘焙预处理技术在城市固体废弃物处理的应用进行了简要的概述，并对其在生物质和城市固体废弃物研究方向上进行了展望。     

生物质三组分二元混合热解特性研究

采用TG-FTIR-MS研究了生物质三组分二元混合热解过程的失重特性和小分子气体逸出规律。结果表明二元混合组分热解过程降低了热解反应开始温度。纤维素与半纤维素混合热解过程热解反应受到抑制,热解失重率降低,H₂、CH₄和H₂O产量减小,CO和CO₂产量增加。木质素和半纤维素在混合热解过程中存在协同效应,促进热解反应进行,H₂产量增加,然而其他小分子气体产物的生成被抑制,协同效应的效果更有利于可冷凝挥发分产物生成,这种效应随着半纤维素比例增大而减弱。半纤维素和纤维素在整个热解过程表现出相互抑制的效果,其小分子气体产物产量减小,但随着纤维素比例增大,影响减弱。