面向原位制炭的有机固废定向热解技术研究

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随着社会的进步与发展,有机固废的处理面临巨大挑战。而热解技术既可以减少污染物的产生,同时也可以得到高品质的附加产物有机固废热解得到的炭一般具有复杂和丰富的孔结构常被用于吸附剂和土壤改良剂,是一种很有用途的热解产物。本文选取了不同种类(生物质类有机固废和垃圾类有机固废)的有机固废作为研究对象,研究其热解特性和热解炭性质的不同,最终得出产生高品质炭的研究方法。木屑是目前有机固废中存在很广泛的一种物质,而改性预处理有机固废被证明了可以产生高品质热解产品。对木屑进行发酵处理,结果表明800℃下发酵木屑的热解炭的产率相比木屑热解炭下降了,从25%左右下降至18.5%,并且比表面积也从14.27m2/g下降至10.14m2/g,但是发酵木屑的表观活化能降低了且表面的炭的结构更加粗糙与不平整,并且发酵木屑热解炭对于亚甲基蓝(MB)的吸附量比相同条件下木屑热解炭吸附量增加1倍以上,说明发酵使得热解所需的能量更低,并且改变修饰了木屑的表面结构,同时发酵木屑改性热解炭更适合吸附MB溶液。研究发现添加了 MnO2的发酵木屑热解炭产量由18.5%上升到21%左右,说明MnO2有助于炭的生成,并且添加MnO2的发酵木屑热解炭比表面积相对于未添加时增长了近1倍,达到20.97m2/g,SEM发现改热解炭表面存在类似蜂窝状丰富的孔结构。最后从产量和性质综合分析,发酵改性的木屑添加MnO2催化的热解炭的品质相对较好。生活垃圾是有机固废另一个占比很多的种类,选取废弃纸张与废弃布料作为研究对象,研究结果发现800℃下纸张炭的产量达到31.1%,高于木屑热解炭的产率,而布料同温度下炭产率仅有12%左右,气体产率却达到85%左右,说明废弃纸张更适合做热解炭生成的原料,布料更适合热解制气。发酵木屑与废弃纸张质量比为1:1时,800℃下炭产率为27.7%,产率相较于发酵木屑单独热解时有提升,低于同温度下纸张热解炭的产率。而发酵木屑与废弃纸张在800℃热解温度下得到的热解炭的比表面积达到100m2/g以上,废弃纸张对于MB的吸附量与发酵木屑热解炭近似。从生活垃圾热解结果发现,废弃纸张单独热解所得的热解炭也是品质非常好的一类炭。从最后的研究结果发现发酵和添加MnO2均可以改性有机固废的热解产物的分布,且有利于炭品质提升。同时废弃纸张类有机固废的热解也是今后继续制备高品质炭的一个方向。
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