基于移动床的印染污泥微波热解及固相产物的表征与分析

采用微波热解技术,通过改变微波功率、热解温度、气体和固体停留时间、添加催化剂,探究印染污泥热解的特性。采用元素分析、扫描电镜(SEM)、BET比表面积仪、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对印染污泥和泥炭进行了分析。实验结果表明,随着温度的升高,泥炭产率逐渐降低,750℃时降到63.87%(质量);气体产率随温度逐渐增加。添加Ca O和Fe,泥炭产率增加,不可凝气体中CO2含量减少,H_2、CO和CH_4含量增加,最大H_2含量达64.17%。随着热解温度的升高,泥炭中C、H、N元素含量逐渐降低,S含量有所升高。热解温度在550℃时,泥炭的比表面积达到最大值91.9 m~2·g~(-1)。经微波热解后,污泥中的重金属符合农业排放标准的要求。     

微波诱导热解印染污泥制备吸附剂的研究

为了实现污泥的资源化,通过微波热解与化学活化相结合的方法制备污泥吸附剂。采用亚甲基蓝吸附值分析、扫描电镜分析、X射线光电子能谱分析和X射线衍射能谱分析的方法研究了活化剂浓度、干污泥与活化剂浸渍液的固液比、微波辐射功率和微波辐射时间对污泥吸附剂吸附性能的影响。结果为:在活化剂Zn Cl2浓度为40%、固液比1:2、微波辐射功率650W和微波辐射时间10min的条件下,所制备污泥吸附剂的吸附性能达到最佳效果,其亚甲基蓝吸附量为53.21mg·g-1,比表面积为130.364m2·g-1。     

剩余污泥微波热解技术研究进展

剩余污泥的产量大,处理处置费用高,已成为困扰污水处理厂的难题。在惰性条件下热解剩余污泥生成生物油、生物气以及污泥生物炭等产物,可实现能量和资源的同步回收,应用前景极为广阔。本文总结了目前对于污泥特性、热解温度、升温速率、微波吸收剂、化学添加剂、载气对剩余污泥微波热解的影响的研究,并探讨了污泥热解机制,为微波热解剩余污泥提供了关键技术的参数,利于提高污泥热解效率,优化热解产物品质,为促进污泥微波热解系统化、产业化提供技术支持。同时指出了污泥微波热解受限于微波热解设备,致使其处理投资成本高及处理量小,为污泥微波热解工业化提出了巨大的挑战。最后展望了污泥微波热解的发展趋势及应注重攻克的关键问题。     

基于微波诱导定向加热的污泥新型热解方法能耗分析

针对现有污泥热解技术耗时耗能、炭性能受限等难题，提出微波诱导协同热解的新型技术思路，即仅先用常规初级热解获得微波强化吸收的热解基体，再用微波诱导其高能位点效应，以期低能耗制备较高性能的污泥炭。对样品进行介电特性、工业分析等多种测试，在简要分析并验证该思路可行的基础上，探寻其能耗机制，以期为实际应用提供参考。结果表明，通过常规700℃热解10 min的热解基体，介电特性提高约22%，可在微波900 W中5 min升高到平均900℃；不仅提高炭性能，而且比常规700℃热解60 min节能省时达50%以上，这主要归因于对热解过程整体用时的显著缩减与微波能的高效利用。研究思路为低能耗制备高附加值污泥炭奠定工艺应用基础，有望实现污泥大规模资源化处置。     

含油污泥混煤热解动力学及气体产物分析

采用热重分析法在不同掺混比例、不同升温速率和不同掺混煤种下对含油污泥混煤进行热解实验研究,并通过气相色谱仪分析热解产生的气体产物.结果表明,含油污泥混煤的热解失重过程可以分为水分及吸附气的挥发、轻烃的析出、重烃的裂解和煤小分子链脱除、重烃的二次裂解和煤大分子链脱除、半焦的缩聚反应以及无机矿物质的分解5个阶段.进行热解动力学分析,采用Coats-Redfern积分方法求解含油污泥混煤的热解动力学参数,并得到了掺混比例、升温速率、煤种对动力学参数的影响规律.利用气相色谱仪检测生成的气体产物有H2,N2,CO2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C3H8和C3H6等,并分析了主要气体产物H2,N2,CO2和CH4的生成规律.     

不同温度区间内污泥热解气固相产物特征

对城市污水污泥(简称污泥)进行工业分析和热重分析,考察污泥的基本组成和热重特性;采用气相色谱(GC)检测了不同热解温度区间内污泥热解生成的气体产物成分,并利用SEM和BET分别分析了不同热解终温下裂解炭的形貌特征和比表面积。结果表明:污泥热解可以分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和焦炭化阶段;不同热解温度区间内污泥热解气体产物的组成有很大差别,热解温度350℃后H2在热解气中的含量快速增加,CH4含量在350~450℃时达到最大值,而CO主要在热解温度为350~750℃时生成,CO2含量随着热解温度的增加迅速下降;随着热解终温的不断升高,裂解炭结构变得越来越疏松,比表面积也随之增大,750℃达到最大值55 m2·g-1。     

含油污泥回转式连续热解--质能平衡及产物分析

含油污泥是石油开采和石油化工行业中最常见的工业固体废物,而热解技术由于具有能量或物质回收效率高,环境污染小的特点,也已成为继焚烧技术之后又一重要的固体废物处理技术.在一台处理量为1～2 kg•h^-1的回转式连续反应器上进行了含油污泥热解的实验研究,以氩气为反应气氛,热解温度为550℃,并对气、液、固三相产物进行了详细的分析.结果表明：实验的质量和能量平衡误差分别在10%和15%以内,有效地回收了含油污泥中的挥发性有机物VOCs和半挥发性有机物SVOCs,气液固产物的质量比分别为10%、20%和70%,其中热解气体(含载气)的热值为11 MJ•m^-3,主要成分为甲烷、二氧化碳、乙烷和氢气等;同时测定了热解油的物化性质、馏分和元素组成,并结合GC-MS分析了主要芳香烃的分布,分析所得热解油以柴油馏分（75%）为主,热值可达43 MJ•kg^-1左右,可直接作燃料油使用,但其杂原子和芳香烃含量较高,油品质量与成品油还有一定差距;此外对热解固体残渣的分析显示,残渣以沙粒为主,含碳量在4%～6%之间,且固定了大多数金属元素(Pb、Cr、Ni除外),可用于铺路或建材.     

微波热解技术研究进展

综述了国内外关于微波热解技术应用的研究进展,探讨了生物质、污泥、矿物燃料等通过微波加热制取高附加值化学品的方法及其机理,并且微波热解存在非热效应,是一条值得探索的资源有效利用的高效热解方法.     

微波热解技术研究进展

综述了国内外关于微波热解技术应用的研究进展,探讨了生物质、污泥、矿物燃料等通过微波加热制取高附加值化学品的方法及其机理,并且微波热解存在非热效应,是一条值得探索的资源有效利用的高效热解方法。     

热解技术资源化处理城市污泥的研究进展

热解技术作为一种新兴热化学处理技术,能将废弃物转化为稳定多用途可利用能源,二次污染小,近年来在污泥处理领域得到国内外的关注。本文介绍了污泥热解技术的基本原理,并按照热解目的产物的形态进行分类,分别从固、液、气相目的产物3个方面对相关污泥热解技术特点和产物特性进行了综述,介绍了国内外理论研究的发展概况,并对目前主要工程应用进展及相关联用工艺和新型工艺发展趋势进行讨论,同时探讨了热解技术在城市污泥处理领域下一步可能的发展方向。     

不同热解条件下制备的污泥炭低温还原NO

以市政污泥为原料热解制备污泥炭,开展了污泥炭催化还原NO的实验研究。考察了不同热解温度（400℃、600℃和800℃）和污泥初始含水率（0、66%和80%,质量分数）条件下热解制备的污泥炭的脱硝性能。研究表明,污泥炭中包含大量铁元素（41.1mg/g）,提高热解温度可促进污泥炭中亚铁化合物（Fe₂P和FeS）的生成,使铁元素具备催化还原NO的能力,从而显著提高污泥炭的脱硝效率。提高污泥热解初始含水率可显著提高污泥炭比表面积,污泥炭对NO的低温还原能力也随初始含水率提升而显著提高。通过对污泥炭的比表面积、X射线衍射（XRD）和傅里叶红外（FTIR）分析表征,结果表明污泥炭中亚铁化合物的生成是影响NO转化的关键影响因素,而比表面积和表面官能团类型对污泥炭脱硝反应并无明显影响。     

灰分在印染污泥热解气化中的协同催化机理

印染污泥中含有大量的金属基组分。选取其中的主要金属氧化物组分,分别进行单组分与多组分添加开展催化热解实验,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热解-气质联用、热质联用分析手段,研究金属基组分对印染污泥的催化热解效应,探索了各金属基组分在热解过程中的协同催化作用机理。结果表明,不同金属基化合物在热解过程中显示了不同的催化热解温度区间和催化性能,对热解的催化协同效应是Fe₂O₃、ZnO、CaO和Na₂CO₃四种组分共同作用的效果。协同作用可以分为两个阶段：250~500℃为主热解区,各金属基组分都发挥着催化剂的作用,促进大分子化合物的裂解;在600℃之后的高温热解区间,Fe₂O₃等组分可与原料中的碳成分发生还原反应,造成热重曲线明显失重峰,进一步提升残渣的裂解特性。     

The application of a natural chitosan/bone char composite in adsorbing textile dyes from water

Colored wastewaters are one of the common waste contaminants which are derived from various industries, threatening aquatic environments. Thus, it is necessary to treat them before discharge. Among various remediation technologies, adsorption is one of the popular treatment methods because of its simplicity and cost-efficiency. So, in the present study, the adsorption potential of a natural chitosan/bone char composite was investigated in adsorbing the Direct Brown 166 dye (DB-166) from aqueous solution. To investigate the adsorption potential of the chitosan/bone char composite, the effects of influencing parameters were studied. Accordingly, the optimum removal efficiency was determined at an initial pH of 3, a contact time of 60?min, an initial dye concentration of 20?mg/L, an adsorbent dosage of threatening 4?g, a mixing speed of 150?rpm, and a temperature of 55°C. Also, the maximum adsorption efficiency and capacity were obtained to be 99.8% and 21.18?mg/g, respectively. To evaluate the equilibrium and dynamics, isotherm and kinetic models were investigated. As a result, the Langmuir isotherm (R²?=?0.996) and pseudo-second-order kinetic model (R²?=?0.999) fitted the experimental data well. These results revealed that the chitosan/bone char composite can be used as an efficient adsorbent for the decolorization of aquatic solutions.     

微波裂解污泥固态产物吸附染料的影响因素研究

本文以微波裂解污泥固态产物为研究对象,全面研究其吸附伊红、番红两类酸、碱染料模拟废水的影响因素.研究表明:微波裂解污泥固态产物对酸性染料的吸附效果更佳,对伊红及番红染料废水的最佳吸附pH值分别为3和8,吸附平衡时间分别为320min、490min,属于吸热的物理吸附过程,吸附效果随固态产物用量的增加而显著增加.以上特点为固态产物活化后用作吸附剂奠定基础.     

磁性纳米粒子类型和质量浓度对微波热解含油污泥的影响

鉴于传统微波吸收剂在协同微波热解含油污泥时存在热解效率较低、处理成本较高等问题,本文引入磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究了磁性纳米粒子种类和质量浓度在强化微波热解含油污泥中的作用效果和规律。实验结果表明：(1)在6种磁性纳米粒子(Zn Fe₂O₄、Fe₃O₄、Ni、Ni Fe₂O₄、γ-Fe₂O₃和Co₃O₄)中,添加Zn Fe₂O₄的实验组热解终温最高,为284℃,气、液相产物最多,分别为382m L和10.5m L;(2)当微波功率为800W、微波加热时间为20min时,添加纳米Zn Fe₂O₄实验组的热解终温在质量浓度5.0mg/g时最高;(3)随着纳米Zn Fe₂O₄质量浓度的增加,气相热解产物中H₂、CH...     

油泥焦与褐煤共燃特性及动力学

采用热重分析法研究了不同升温速率下油泥焦、褐煤及其混合物燃烧特性,并利用Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Friedma（FR）等方法计算其燃烧动力学参数。结果表明,油泥焦燃烧主要是固定碳燃烧过程,而褐煤燃烧是挥发分和少量固定碳连续燃烧的过程。褐煤比油泥焦具有更好的燃烧特性,平均活化能更低。油泥焦和褐煤共燃过程中存在明显的协同促进作用,当混合燃料中褐煤占比为75%时协同促进效应达到最强。通过比较KAS、FWO和FR的结果发现,FR法能够更好地体现反应变化的趋势,而KAS法和FWO法的结果具有较高的准确性。通过比较油泥焦和褐煤共燃动力学参数的理论计算值与实验计算值发现,利用热重分析预测混合燃料的燃烧性质具有较高的可靠性,对油泥焦与褐煤共燃技术的应用具有重要的指导作用。     

Evaporation of pyrolysis oil: Product distribution and residue char analysis

The evaporation of pyrolysis oil was studied at varying heating rates (～1–10⁶°C/min) with surrounding temperatures up to 850°C. A total product distribution (gas, vapor, and char) was measured using two atomizers with different droplet sizes. It was shown that with very high heating rates (～10⁶°C/min) the amount of char was significantly lowered (～8%, carbon basis) compared to the maximum amount, which was produced at low heating rates using a TGA (～30%, carbon basis; heating rate 1°C/min). The char formation takes place in the 100–350°C liquid temperature range due to polymerization reactions of compounds in the pyrolysis oil. All pyrolysis oil fractions (whole oil, pyrolytic lignin, glucose and aqueous rich/lean phase) showed charring behavior. The pyrolysis oil chars age when subjected to elevated temperatures (≥700°C), show similar reactivity toward combustion and steam gasification compared with chars produced during fast pyrolysis of solid biomass. However, the structure is totally different where the pyrolysis oil char is very light and fluffy. To use the produced char in conversion processes (energy or syngas production), it will have to be anchored to a carrier. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

微波法制污泥含碳吸附剂的研究

以脱水污泥为原料,以氯化锌为活化剂,用浸渍微波辐射法制备了活性污泥吸附剂。通过单因素实验和正交实验,探讨了制备条件对吸附性能的影响。结果表明,制备污泥吸附剂的适宜条件为:干污泥与浓度40%的氯化锌溶液按质量比为1∶3.0浸泡,微波功率595 W,辐照时间4.0 min。污泥含碳吸附剂吸附碘吸附值为412 mg/g以上,亚甲基蓝吸附值为67 mg/g以上。     

不同温度区间内污泥热解气固相产物特征

对城市污水污泥（简称污泥）进行工业分析和热重分析,考察污泥的基本组成和热重特性;采用气相色谱（GC）检测了不同热解温度区间内污泥热解生成的气体产物成分,并利用SEM和BET分别分析了不同热解终温下裂解炭的形貌特征和比表面积。结果表明：污泥热解可以分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和焦炭化阶段;不同热解温度区间内污泥热解气体产物的组成有很大差别,热解温度350℃后H₂在热解气中的含量快速增加,CH₄含量在350～450℃时达到最大值,而CO主要在热解温度为350～750℃时生成,CO₂含量随着热解温度的增加迅速下降;随着热解终温的不断升高,裂解炭结构变得越来越疏松,比表面积也随之增大,750℃达到最大值55 m²·g^-1。