近年來重金屬對(duì)水體及土壤的污染十分嚴(yán)重,生長在水體或土壤中的植物吸附其中的重金屬產(chǎn)生了大量被重金屬污染的生物質(zhì)。重金屬通過食物鏈流入人體,給人體健康帶來嚴(yán)重威脅。目前,被重金屬污染生物質(zhì)主要采用填埋法或焚燒法處理,而熱解法是一種十分重要的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù),不僅不會(huì)造成生物質(zhì)資源的浪費(fèi),把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料,還降低了對(duì)環(huán)境的污染。本文以被重金屬污染的水葫蘆為研究對(duì)象,對(duì)其熱解特性進(jìn)行研究,包括氣液固三相產(chǎn)率、組成、特性等以及重金屬在熱解過程中的形態(tài)變化,研究分析被重金屬污染生物質(zhì)熱解的優(yōu)勢,為被重金屬污染生物質(zhì)資源化利用提供基本研究資料。熱重分析表明,水葫蘆熱失重過程分為脫水、快速失重和炭化三個(gè)階段。重金屬(Pb、Cr、Cu)都使主要熱解區(qū)間發(fā)生前移,而且最大失重率也變大。動(dòng)力學(xué)分析表明,一級(jí)反應(yīng)能很好的擬合熱解過程,重金屬(Pb、Cr、Cu)使得主要熱解區(qū)間的活化能增加。固定床熱解實(shí)驗(yàn)考察可知,未被污染水葫蘆的最佳熱解條件為500℃,此時(shí)熱解油產(chǎn)率最大為51.7%、酸值最小為100.60 mgKOH/g、熱值最高為28.87MJ/Kg。Pb的存在使熱解油產(chǎn)率提高了15.7%,酸值降低了24.6%,熱值增加了2.5%;Cr的存在使熱解油產(chǎn)率提高了13.2%,酸值增加了2.8%,熱值降低了7.0%;Cu的存在使熱解油產(chǎn)率提高了16.2%,酸值降低了37.7%,熱值降低了6.6%。對(duì)熱解油成分分析可知,Pb、Cr、Cu都導(dǎo)致酯類化合物含量減少,含氮化合物含量增加;Pb、Cr使醇類和酚類化合物含量得到較大增加,Cu基本沒有導(dǎo)致酚類含量發(fā)生變化;Pb基本沒有導(dǎo)致酸類化合物發(fā)生變化,Cr和Cu使酸類化合物增加。重金屬的存在改變了水葫蘆的熱解過程,使得生物油成分改變品質(zhì)得到一定提高,其中Pb對(duì)熱解油品質(zhì)的提高貢獻(xiàn)最大,其次是Cu和Cr。對(duì)氣固相的產(chǎn)物分析表明,重金屬(Pb、Cr、Cu)能使氣固相產(chǎn)率普遍降低,而且重金屬提高了H2含量,降低了CO2含量。熱解后,80%以上的Pb以PbO的形式存在于熱解炭中;Cr只有64%以上殘留在熱解炭中,熱解后Cr可能以無定型的形態(tài)存在于熱解炭中;Cu有70%以上以單質(zhì)Cu的形態(tài)存在于熱解炭中。重金屬在油相中的殘留量最多時(shí)為50.0 mg/Kg,含量很低,可以忽略不計(jì)。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK6

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本文編號(hào)：2826306