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含油污泥作为石油开采、集输和石化污水处理厂污水处理所产生的附加产物,由于产量较大、难以处置且处理成本较高,已经引起了环保人员的关注。近年来,水热炭化(HTC)技术已经开始应用于城市污泥,进而转向污泥作为固体燃料。然而,针对含油污泥HTC产物中硫的分布与转化的研究相对少见。因此,根据当前研究的进展及涉及较少的方向,本文在以下几个方面展开研究工作:
首先,设置了4组水热炭化试验,反应温度分别为180℃、220℃、260℃和300℃,探究了不同温度条件下制备的水热炭的产率、官能团、形貌特性和燃烧特性。结果表明,含油污泥在220℃条件下所制备的水热炭产率最高,为84.78%。HTC后的含油污泥灰分含量上升,挥发分含量下降。傅里叶红外分析(FTIR)结果显示,-OH官能团的振动随温度升高而减弱,说明在水热过程中发生了脱羧与脱水过程。此外,当HTC温度高于220℃时,水热炭表面具有多孔性,是由于在水热过程中挥发分的释放所导致的。制备的4组水热炭燃烧温度和燃烧指数均高于原始样品,水热炭性能更加稳定,燃烧性能更好。
其次,针对之前的研究内容,增设了200℃、240℃和280℃三个温度梯度,探究了HTC过程中硫元素在液相(水相和油相)、固相和气相产物分布规律与转化趋势。结果表明,液相中的含硫组分主要为硫酸根离子,在180℃达到1900mg/L左右,且随着水热温度的提升表现出下降趋势。油相中的主要成分为碳氢化合物。水热炭中Thiophene-S和Sulfate-S含量在300℃达到最大值,分别为37.48%和20.96%。其中,Thiophene-S含量的增加是由于水热过程中Sulfide-S、Sulfoxide-S和Sulfone-S发生了缩聚反应。此外,在180℃条件下出现了Sulfate-S和Sulfoxide-S两种新增的含硫物质。
最后,将含油污泥与锯末样品按不同比例混合后,进行HTC,制备的水热炭粉末样品在热压成型装置中成型。采用元素分析、FTIR和燃烧分析等手段对固体燃料进行评估。结果表明,水热反应后,水热炭中碳元素和固定碳含量增加,炭化效果明显。FTIR结果显示,样品在HTC过程中发生了芳香化反应。混合固体燃料失重率达到95%,燃料的利用率高。随着混合固体燃料中含油污泥比例增加,燃料产量下降,热值升高。当含油污泥与锯末混合比例为20%时,固体燃料热值最大,为26.74MJ/kg。
首先,设置了4组水热炭化试验,反应温度分别为180℃、220℃、260℃和300℃,探究了不同温度条件下制备的水热炭的产率、官能团、形貌特性和燃烧特性。结果表明,含油污泥在220℃条件下所制备的水热炭产率最高,为84.78%。HTC后的含油污泥灰分含量上升,挥发分含量下降。傅里叶红外分析(FTIR)结果显示,-OH官能团的振动随温度升高而减弱,说明在水热过程中发生了脱羧与脱水过程。此外,当HTC温度高于220℃时,水热炭表面具有多孔性,是由于在水热过程中挥发分的释放所导致的。制备的4组水热炭燃烧温度和燃烧指数均高于原始样品,水热炭性能更加稳定,燃烧性能更好。
其次,针对之前的研究内容,增设了200℃、240℃和280℃三个温度梯度,探究了HTC过程中硫元素在液相(水相和油相)、固相和气相产物分布规律与转化趋势。结果表明,液相中的含硫组分主要为硫酸根离子,在180℃达到1900mg/L左右,且随着水热温度的提升表现出下降趋势。油相中的主要成分为碳氢化合物。水热炭中Thiophene-S和Sulfate-S含量在300℃达到最大值,分别为37.48%和20.96%。其中,Thiophene-S含量的增加是由于水热过程中Sulfide-S、Sulfoxide-S和Sulfone-S发生了缩聚反应。此外,在180℃条件下出现了Sulfate-S和Sulfoxide-S两种新增的含硫物质。
最后,将含油污泥与锯末样品按不同比例混合后,进行HTC,制备的水热炭粉末样品在热压成型装置中成型。采用元素分析、FTIR和燃烧分析等手段对固体燃料进行评估。结果表明,水热反应后,水热炭中碳元素和固定碳含量增加,炭化效果明显。FTIR结果显示,样品在HTC过程中发生了芳香化反应。混合固体燃料失重率达到95%,燃料的利用率高。随着混合固体燃料中含油污泥比例增加,燃料产量下降,热值升高。当含油污泥与锯末混合比例为20%时,固体燃料热值最大,为26.74MJ/kg。