污水污泥着火和燃烧特性研究

采用热分析的方法对4个污水处理厂的污泥在空气气氛下的着火燃烧过程及其动力学特性进行了研究,分析了污泥着火机理,确定了污泥的着火温度和综合燃烧特性指数,提出污泥在空气气氛下的燃烧分3个阶段,第1阶段是水分析出阶段;第2阶段是有机物的分解燃烧和固定碳燃烧阶段,这一阶段是污泥燃烧的主要失重阶段;第3阶段是无机物的分解阶段.其中第1个阶段是吸热过程,第2阶段是放热过程.采用双组分分阶段一级反应模型求出了4个污泥样品的表观活化能和指前因子,给出了样品热解的动力学方程,通过理论计算,双组分分阶段一级反应模型的理论数据与实验数据吻合良好.     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

城市污泥热解特性及热解过程中Pb、Cd迁移特性

以城市污泥为研究对象,考察了其在不同升温速率下的热解特性、热解反应动力学特征以及重金属Pb和Cd在热解过程中的迁移规律。通过热解失重曲线图得出,污泥的热解过程可分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和半焦分解阶段。提高升温速率会导致污泥的失重量减少,挥发分最大失重速率增加。根据Coats-Redfern积分法计算结果得到,挥发分析出的第1阶段和第2阶段的反应级数分别为1和2,且不同升温速率下挥发分析出的第1阶段和第2阶段下的活化能总体上变化不大。通过管式炉热解实验可知,在热解温度为400、500、600和700℃范围内,重金属Pb和Cd的残留率随热解温度的升高均表现为先上升后下降的规律。Cd的残留率在热解温度为500和700℃时分别达到最高(41.64%)和最低(2.92%),而Pb的残留率随温度变化不大,均为93%以上。热解温度为400~500℃,Cd和Pb挥发较少。     

生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验.结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程.提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃min)下,较少含炭残余物形成.随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化.最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合.     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

基于TG和Py-GC-MS的污泥热裂解特性研究

利用热重分析法和热裂解-气相色谱-质谱方法(Py-GC-MS)对某市政污水处理厂污泥的热解特性进行了分析。污泥热解过程可以分为水分析出、挥发分析出和矿物质及焦炭分解三个阶段,提高升温速率可以促进污泥的热解转化效率,同时对挥发分析出温度、最大失重速率等热解特性参数有显著的影响。升温速率越高,污泥的最大失重速率越大,对应的失重峰宽增大。采用Py-GC-MS方法对污泥热裂解产物进行了分析,其中主要气体产物是CO_2,其余产物主要包括苯类及其化合物、含氮化合物、杂环化合物、酯类化合物、羧酸、含硅化合物和醚类化合物等。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。     

生物油热失重特性研究

利用TG-FTIR技术,对生物油在不同载气流量、升温速率、气体氛围下的失重特性进行研究。结果表明:在N2气氛中生物油的失重过程可分为3个阶段,分别是小分子物质的蒸发、酚类等重质组分的热解及缩合缩聚和焦炭的生成;在空气气氛中生物油的失重过程也可被分为3个阶段,但分别是小分子物质的蒸发,重质组分的热解、氧化和缩合缩聚,焦炭的燃烧。对生物油热失重动力学特性进行研究,获得反应活化能、频率因子等热解动力学参数。结果表明:随着升温速率的增大,各阶段活化能均有所减小。     

弱氧条件下橡胶的燃烧机理

应用TGA／FTIR研究了橡胶的三种单体：天然橡胶（Nr)、丁苯橡胶（Sbr)和顺丁橡胶（Br)在N2和O2的体积分数为2％的气氛中的燃烧特性。橡胶单体的热解可分为2－3个阶段,其中Sbr的初始失重温度和Nr完全失重的温度最低,在失重过程中析出气体的燃烧和橡胶热解相对量的变化引起吸热与放热现象的交替变化;热解与燃烧产物主要为CO、CO2和CHn,它们的生成速率随升温速率的升高而增加,其总量保持不变,最后应用Phadin提出的方法计算了动力学参数和确定了反应机理,指出在弱氧条件下橡胶的燃烧主要受扩散控制。