超临界水条件下气化制氢,能够把废弃生物质能转化为清洁、无污染的氢能,为缓解能源危机,寻求新的理想替代能源提供了途径。但生物质本身所含的无机元素(K、Na、Cl)等会在制氢过程中沉淀下来,堵塞实验管路,造成系统运行的不稳定,并对容器产生一定的腐蚀,这些不利的因素成为阻碍生物质气化制氢技术发展的一个主要因素。为保证生物质制氢系统的稳定运行,本文对生物质中的无机成分在超临界水中的溶解性进行研究。 研究中选用了七种生物质。为了解生物质的基本特性及无机元素的含量,对其进行了工业分析和元素分析,用微波消解法处理样品对K、Na、Fe、Ca、Mg、Al、Si的含量进行了测定,用艾士剂法处理样品对Cl元素含量进行了测定,结果表明生物质中K、Si、Ca的含量较高,Al、Fe的含量较少。 通过水洗对生物质中可溶无机元素的含量进行研究。结果表明,在生物质中以水溶性盐形式存在的元素,如K、Na、Cl,其容易被水洗掉,而结合形式较稳定的惰性元素,如Si、Al、Fe,其在水中不易溶解。水洗时间大于6小时以后,继续延长水洗时间对无机元素的去除并没有太大的影响。用扫描电镜观察生物质水洗样的表面形貌,发现不同种类生物质的表面形貌有较大的差别,水洗会使生物质的组织结构变得较疏松。用能谱仪对水洗样微区化学成分进行检测,结果表明,同种生物质水洗样中,结合形式比较紧密、性质比较稳定的元素(Ca、Si),其含量变化不大；束缚性不强,易水溶的元素(K、C1),其含量要比水洗前的小很多。 利用间歇式釜槽进行生物质超临界水气化制氢实验,用X射线荧光光谱仪测定反应后液体中可溶无机元素的含量,用气相色谱仪测定反应后气体产物的百分含量,结果表明,制氢后溶液中K的含量较高,Al、Fe的含量较少,且溶液中无机元素的含量与气化效果有很大的关系。元素以有机形态存在的量越多,随着碳气化率的增大,其溶出的量也越多。比较生物质水洗和制氢后可溶无机元素的含量发现,难溶的元素(Al、Fe、Si、Ca)制氢后可溶的值高于水洗值,而易溶的元素(K、Cl)制氢后的值小于其水洗值。用扫描电镜观察反应后固体产物的表面形貌,结果表明,制氢后生物质表面被腐蚀变形,气化棱角变得很明显。用能谱仪检测固体微区的化学成分发现,固体产物中K、Cl的含量较低,Si、Ca的含量较高。 选取钾盐模型化合物进行超临界水中溶解性实验,实验结果表明,KCl在超临界水中的质量浓度随停留时间的增大而减小,当停留时间超过一定值后,其含量基本不再变化。KC1的质量浓度在不同停留时间内随温度的升高和压力的减小而减小。向盐溶液中通入过量的CO2气体后,KC1的质量浓度及溶解度都减小,KOH的质量浓度在较小停留时间下减小,但KOH的溶解度增大。