微波预处理对生物质与市政污泥混合热解特性影响的研究

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伴随着现代社会的飞速发展,人类对于能源的需求日益增加,但化石能源是一种不可再生的能源,为了缓解能源危机,迫切需要对热解制取生物油这一种将废弃生物质资源化、能源化的技术进行深入研究。本文着重考察了微波预处理对催化热解特性的影响规律,深入研究微波预处理下生物质(水葫芦、松木屑)单独热解、水葫芦与市政污泥混合热解特性、热解液相产物、反应动力学,分析微波预处理条件的影响规律。具体内容如下:(1)在微波预处理生物质单独热解实验中,微波预处理有效的破坏了水葫芦的纤维素表面,使挥发性物质更容易从内部逃逸,同时引起水葫芦内部的再聚合反应。预处理会提高水葫芦反应活化能,从69.21上升到89.78kJ/mol。热解液相产物中,绝大部分为酮类,其次为苯酚与糖类。随着微波预处理程度加深,酸的相对含量从0%上升到9.25%,再下降到4.28%。微波预处理虽然能促进松木屑的分解,但过长的微波处理时间容易引起松木屑的再聚合反应,会引起400~450℃之间出现一个小的失重峰。微波预处理松木屑催化热解产物中,酮类的相对含量达到了 55.80%。生物油品质提升幅度最大的预处理条件出现在P567T10CaO中,苯酚的相对含量从3.63%上升到23.95%,醛类的相对含量从0%上升到5.99%。(2)利用微波预处理水葫芦最佳处理条件,对水葫芦与市政污泥进行微波预处理催化热解。微波预处理能有效的促进水葫芦与市政污泥的混合热解反应。当水葫芦占比为50%时,展现出最好的协同效应。热解液相产物中,绝大部分为醛类、酚类、酮类和脂肪烃。当污泥占比为100%时拥有最高的脂肪烃相对含量,达到了 18.67%。在混合热解实验中均没有检测到酸的存在,为生物油的后续利用提供了客观条件。而微波预处理功率与处理时间均会对水葫芦与市政污泥混合热解产生影响,且各自影响的重点不同。随着微波预处理程度的不断加深,混合热解性能可以得到改善,并且热解液相产物的含氧量也能不断的降低。综上所述,微波预处理能有效地改善水葫芦与市政污泥混合催化热解特性,降低生物油的粘度、含氧量,减少其储藏与运输过程成本,具有良好的实用前景。
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