發(fā)布時間：2018-05-15 03:08

  本文選題：生物質廢棄物 + 炭化溫度　； 參考：《南京農(nóng)業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,以生物質熱裂解炭化技術為基礎,將農(nóng)業(yè)廢棄物轉化為生物質炭的資源化利用新途徑已得到了全社會的廣泛關注,生物質炭被認為具有固碳減排、改良土壤、培肥地力、吸附污染物等功能,然而不同的生物質原料、炭化溫度制備的生物質炭的特性存在較大的差異.。本研究首先選取麥秸、玉米秸、稻秸、玉米芯、稻殼、木屑、藥渣、污泥、酒糟、豬糞等十種農(nóng)業(yè)廢棄物在350℃、400℃、450℃下熱解轉化為生物質炭,對生物質炭的基本理化性質、分子基團等指標進行測定分析,以闡明不同原料和炭化溫度對生物質炭理化性質的影響;結合因子分析比較不同原料生物質炭的理化特征;進一步研究了豬糞熱裂解對其重金屬的鈍化效應;同時,分析為解決科學實驗研究中生物質熱裂解專用設備之需的便捷式生物質炭化機(Simple-speedy-biomass-pyrolyser(SSBP))的實用性和運行性能,全文主要結論如下:(1)通過分析不同種類的原料制備所得的生物質炭的性質可知,不同源生物質炭均呈堿性,pH值均在7.26~(-1)0.70之間,其中以稻秸炭最高,玉米芯炭最低。從物理指標來看,污泥炭的凈產(chǎn)率、灰分含量、比重分別為57.50%、82.54%、253.58 g·cm-3,顯著高于其它生物質炭,而其固定碳含量、保水性能、孔隙度分別僅為9.97%、0.68 g·g~(-1)、67.26%,顯著偏低;從養(yǎng)分指標上看,稻秸、麥秸、玉米芯炭的全K、速效P、速效K、CEC、EC等指標相對較高,其中稻秸炭以上指標分別達32.00g·kg~(-1)、598.08 mg·kg~(-1)、25.50 mg·kg~(-1)、5.24 ms·cm~(-1),顯著高于其他生物質炭;從表面基團數(shù)、比表面積等指標看,藥渣炭表面基團數(shù)量最多,而稻殼炭最少,但稻殼炭比表面積最大,達到了 16.11 m2·g~(-1),約為藥渣炭的2.0倍、污泥炭的3.3倍,可見不同原料所制備的生物質炭的基本理化性質有較大差異。(2)利用SPSS軟件對九種生物質炭進行因子分析,結果表明,測定指標可基本歸為3個主因子,PC1在凈回收得率、灰分含量、保水性、固定碳、比重、孔隙度等物理性指標荷載較高,PC2與pH、全N、全K、速效P、速效K、CEC、EC等養(yǎng)分或者化學性指標高度相關,PC3代表了酸性基團、堿性基團、總基團、比表面積等炭表面性能指標。這3個主因子能夠有效解釋76%的生物質炭測定指標的分布特征。根據(jù)SPSS軟件給出的排名,可以推斷出以麥秸、木屑為原料制備的生物質炭較為經(jīng)濟,且具有較好的固碳減排能力;以稻秸、玉米芯、麥秸為原料制備的生物質炭具有養(yǎng)分高、培肥地力的能力;以稻秸、藥渣為原料制備的生物質炭具有較好的吸附能力。(3)當炭化溫度從350℃升高至450℃時,生物質炭的外觀性狀、熱解產(chǎn)率、灰分含量、pH、養(yǎng)分含量、表面基團數(shù)量等發(fā)生了顯著變化,具體表現(xiàn)為:隨溫度升高,外觀顏色逐漸加深、炭化更加完全,熱解產(chǎn)率降低了 13.34%-22.37%,灰分含量、pH分別提高了 11.67%~(-1)9.88%、9.88%-26.18%,全P、全K的含量分別提高了 56.48%~(-1)03.94%、43.79%-83.92%,表面基團總量提高了 17.10%-45.30%。比較豬糞熱裂解前后其重金屬的含量和形態(tài)的改變可知,不同溫度熱裂解處理后的豬糞生物質炭中Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和As等重金屬含量較豬糞原樣分別提高了57.7%~(-1)04.4%、59.7%-99.4%、50.7%-94.0%、47.1%-73.5%、30.8%-61.5%和17.1%-30.5%,而豬糞生物質炭中Cu、Ni、Zn、Pb、As等重金屬有效態(tài)含量較原樣顯著下降 94.4%-95.4%、91.9%-95.1%、91.3%-92.5%、80.4%-81.0%、76.6%-84.0%。由此可見,限氧低溫熱裂解炭化可對豬糞重金屬起到良好的鈍化效果,但在350℃-450℃范圍內,不同炭化溫度對重金屬的鈍化效果影響不顯著。(4)便捷式生物質炭化機(SSBP)性能研究表明:當炭化溫度設定為450℃時,設備終溫誤差可以控制在5%以內;以小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈、稻殼、木屑為原料,熱解炭化產(chǎn)率可控制在40.0%以上,符合熱裂解炭化的普遍得率范圍,炭化較為完全;同一原料不同批次間固、液相產(chǎn)物的相對偏差基本控制在10%以內,其中固相產(chǎn)物的相對偏差控制在5%以內;炭化產(chǎn)品固定碳含量較高,基本在45%以上。此外,此設備能實現(xiàn)不同產(chǎn)物的分離回收,占地空間小(3m2),并備有移動底座,能夠滿足大學和研究院所安裝,是生物質炭實驗研究的實用型便捷式炭化機。
[Abstract]:In recent years , based on the technology of biomass pyrolysis and carbonization , the resource utilization of agricultural wastes into biomass charcoal has been widely paid attention to by the whole society . Biomass charcoal is considered to have the functions of carbon sequestration and emission reduction , improvement of soil , soil fertility and adsorption of pollutants . However , the biomass carbon prepared by different biomass raw materials and carbonization temperature has great difference . The effects of different raw materials and carbonization temperature on the physical and chemical properties of biomass charcoal were studied . The results showed that the biomass carbon content and ash content were 7.26 ~ ( -1 ) , 8.08 mg 路 kg ~ ( -1 ) , 25.50 mg 路 kg ~ ( -1 ) , 5.24 ms 路 cm ~ ( -1 ) respectively . The results show that the biomass carbon prepared by using wheat straw and sawdust as raw material has the advantages of high nutrient content and low fertility , and the biomass carbon prepared from rice straw , corn cob and wheat straw as raw material has better adsorption capacity . ( 3 ) When the carbonization temperature increased from 350 鈩，

本文編號：1890689