汽爆秸秆溶磷新工艺及其系统集成的研究
发布时间：2021-03-21 19:58
磷是人类生产生活中必不可少的元素,磷素的获取必须经过磷酸盐的溶解。现行磷酸盐的溶解大都通过湿法磷酸工艺,但是湿法磷酸存在高能耗、高污染以及资源浪费等严重问题,开发一种清洁高效的溶磷新工艺迫在眉睫。酸碱再生循环理论是基于磷化工产业湿法磷酸过程提出的,并衍生出“隐性酸”和“隐性碱”的概念,以期将其用于普适的农业及工业生产过程中,最终实现清洁生产与酸碱循环。玉米秸秆蒸汽爆破后,能够产生小分子有机酸并暴露出很多的酸性基团,因此汽爆玉米秸秆是一种典型的“隐性酸”。如果能利用汽爆玉米秸秆对磷矿粉进行溶解,将对磷素的提取具有重大意义。本论文首先利用汽爆玉米秸秆溶解磷矿粉,探索了磷矿粉的溶解新工艺,并制备了秸秆腐植酸肥料,其次探究了固态发酵巨大芽孢杆菌溶解磷矿粉的新工艺,并对比分析了固态发酵与液态发酵的溶磷效果,然后将酸碱再生循环理论用于造纸碱回收,将磷酸用于木质素的提取,上清液苛化得到可以循环利用的氢氧化钠溶液。最后基于两个关键技术对生物质炼制进行了系统集成,并对其中的能量与物质流进行分析,规划了产品集成体系,主要研究结果如下:（1）玉米秸秆经蒸汽爆破后,半纤维素降解,木质素软化,细胞壁表面破裂暴露...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２硫酸盐制浆过程的能量回收??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｃｙｃｌｅ?ｉｎ?Ｋｒａｆｔ?ｐｕｌｐｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１３８１??
?第１章引言???回收困难的问题，提出磷酸酸化提取木质素新方法，利用磷酸与磷酸二氢铵对黑??液中木质素进行提取，氢氧化钙对木质素提取液进行苛化得到再生碱液和磷酸钙??沉淀，探究酸化过程木质素沉淀规律以及黑液中ＣＯＤ的变化规律，并对循环蒸??煮后纤维原料进行组分分析与形态分析，验证再生碱液的蒸煮效果；??（４）对生物质炼制新工业进行了系统集成，构建了生物质炼制工业技术路??线，并通过对比的方式对其中的关键技术进行了能量分析与系统物质流分析，通??过对原料的分级炼制规划了以多产品为目标的产品集成体系。??齡“?Ｉ?．?｜?Ｍ?Ｉ?????ｐ：?！??！?ｍｍｍｍｍ?｜巨大＾杆菌溶?｜碱溶、ｉ提取木：：■予齡丨｜??｜｜?磷矿粉?｜磷工艺的研究?｜质素的研宄丨｜?ｊ?｜?：??ｉ?ｉ?＾?ｉ??１－汽爆稻抒有机，因木猫太劳魅】．．木质素沉降９?；?ｊ??酸洛磷效果研究?匕５Ｓ漂规律研究?１．集成工艺路线??２．汽爆稻秆耦合冻２．黑液、酸析及．的构建??无机盐洛攝工艺?苛化后上清液ＣＯＤ?：?２．过程能耗分析：??研究?ＳＳＳｆＳＳ?ｍｍｍ％?３．物质流分析，??３．含磷腐植酸的?３．循环蒸煮纸浆?４．产品集成体系：??制备及其用于植?卡伯值和得率．．「規划?：??：物生长实验?滅机椒＇析变化分析?Ｉ??；?第二章?第三章?第四章?丨丨?第五章??图１．３论文研宄路线和研宄内容??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｃｏｕｒｓｅｓ?ａｎｄ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｓｉｓ??１５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]巨大芽孢杆菌ZS-3溶无机磷机制及其对樟树的促生作用[J]. 钱婷,叶建仁. 生物技术通报. 2020(08)
[2]复合磷酸盐在肉制品中的应用及研究进展[J]. 闫家荫,刘瑞英,康明丽. 农产品加工. 2020(02)
[3]中国农作物秸秆资源时空分布及其产率变化分析[J]. 卫洪建,杨晴,李佳硕,杨海平,陈汉平. 可再生能源. 2019(09)
[4]锂离子电池的明星材料磷酸铁锂:基本性能、优化改性及未来展望[J]. 田柳文,于华,章文峰,陈涛,黄跃龙,郑先峰. 材料导报. 2019(21)
[5]玉米秸秆高得率浆细小组分特性及其对纸浆性能影响[J]. 张琛霞,王高升,孔军军,杨昊,张玲. 中国造纸. 2019(07)
[6]“过程工程学”的由来及对“不可逆循环过程”的研究[J]. 李佐虎. 过程工程学报. 2019(S1)
[7]磷化工产业污染现状及其治理对策实证研究——以宜昌市为例[J]. 刘洋,梁嘉欣. 西部皮革. 2019(03)
[8]高效解离难溶磷素根系分泌物研究进展[J]. 刘秀林,张必弦,王广金,苗丽丽,吴俊江. 黑龙江农业科学. 2018(12)
[9]试析我国废纸进口贸易所带来的环境问题[J]. 石聪颖,杜彬. 中国集体经济. 2018(13)
[10]秸秆制备高腐植酸有机肥研究[J]. 童娟,马力通. 宁夏农林科技. 2018(04)
博士论文
[1]汽爆秸秆木质素分级及其材料的制备[D]. 王冠华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[2]北方石灰性土壤中青霉菌P8（Penicillium oxalicum）活化难溶磷的作用和机理研究[D]. 范丙全.中国农业科学院 2001
硕士论文
[1]溶磷菌株的筛选和溶磷菌FM发酵工艺的研究[D]. 梁艳琼.海南大学 2011
[2]溶磷菌的筛选及产酸溶磷特性研究[D]. 廖康.云南农业大学 2009
本文编号：3093457
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：160 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２硫酸盐制浆过程的能量回收??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｃｙｃｌｅ?ｉｎ?Ｋｒａｆｔ?ｐｕｌｐｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１３８１??
?第１章引言???回收困难的问题，提出磷酸酸化提取木质素新方法，利用磷酸与磷酸二氢铵对黑??液中木质素进行提取，氢氧化钙对木质素提取液进行苛化得到再生碱液和磷酸钙??沉淀，探究酸化过程木质素沉淀规律以及黑液中ＣＯＤ的变化规律，并对循环蒸??煮后纤维原料进行组分分析与形态分析，验证再生碱液的蒸煮效果；??（４）对生物质炼制新工业进行了系统集成，构建了生物质炼制工业技术路??线，并通过对比的方式对其中的关键技术进行了能量分析与系统物质流分析，通??过对原料的分级炼制规划了以多产品为目标的产品集成体系。??齡“?Ｉ?．?｜?Ｍ?Ｉ?????ｐ：?！??！?ｍｍｍｍｍ?｜巨大＾杆菌溶?｜碱溶、ｉ提取木：：■予齡丨｜??｜｜?磷矿粉?｜磷工艺的研究?｜质素的研宄丨｜?ｊ?｜?：??ｉ?ｉ?＾?ｉ??１－汽爆稻抒有机，因木猫太劳魅】．．木质素沉降９?；?ｊ??酸洛磷效果研究?匕５Ｓ漂规律研究?１．集成工艺路线??２．汽爆稻秆耦合冻２．黑液、酸析及．的构建??无机盐洛攝工艺?苛化后上清液ＣＯＤ?：?２．过程能耗分析：??研究?ＳＳＳｆＳＳ?ｍｍｍ％?３．物质流分析，??３．含磷腐植酸的?３．循环蒸煮纸浆?４．产品集成体系：??制备及其用于植?卡伯值和得率．．「規划?：??：物生长实验?滅机椒＇析变化分析?Ｉ??；?第二章?第三章?第四章?丨丨?第五章??图１．３论文研宄路线和研宄内容??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｃｏｕｒｓｅｓ?ａｎｄ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｓｉｓ??１５??
?汽爆秸秆溶磷新工艺及其系统集成的研究???１００?ｒ－Ｔ???，？和，?ｖ??９０?－?＼，?■??Ｓ?８０?＿?；?ｉ?Ｉ；?ｉ??ｉ?／ｕ??！?６〇＾＼?／??１??４０?－?：丨?５１２?８６７??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅ?ｎｕｍｂｅｒ?／ｃｍ＂１??图２．１玉米稻秆蒸汽爆破前（ａ）后（ｂ）的红外光谱图??Ｆｉｇｕｒｅ?２。１?ＦＴ－ＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｕｎｔｒｅａｔｅｄ?ａｎｄ?ｓｔｅａｍ?ｅｘｐｌｏｄｅｄ?ｃｏｒｎ?ｓｔａｌｋ：?（ａ）?ｕｎｔｒｅａｔｅｄ；?（ｂ）??ｓｔｅａｍ?ｅｘｐｌｏｄｅｄ?ｃｏｒｎ?ｓｔａｌｋ??２．３．２汽爆秸轩耦合无机盐对磷矿粉的溶解效果研究??经过汽爆预处理后的秸秆在进一步高温水热处理中更容易被降解，加入无机??盐等隐性酸类物质可以增强秸秆的降解，促进秸秆有机酸的溶出。论文研究了加??入氯化钙和硫酸钙对磷矿溶出的影响。从图２．２中可以看出，少量无机盐的加入??能够增强了磷矿粉的溶出效果，随着无机盐加入量的增加，单位质量秸秆溶磷量??有所下降。氯化钙加入量为１０％时，溶磷效果最好，当氯化钙与硫酸钙的加入量??增大到３０％时，单位质量秸杆溶磷量相对于含量为２０％时分别降低了?０．１７?ｍｇ／ｇ??和０．１８ｍｇ／ｇ。这可能是因为盐的加入量增多，体系中盐离子浓度增大，盐离子的??增多阻碍了秸秆有机酸中螯合型基团与磷矿粉表面的活性位点的接触，同时在与??秸秆活性基团的结合过程中，盐离子与磷矿中溶解的阳离子相互竞争，从而降低??了磷矿粉的溶出效果。??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]巨大芽孢杆菌ZS-3溶无机磷机制及其对樟树的促生作用[J]. 钱婷,叶建仁. 生物技术通报. 2020(08)
[2]复合磷酸盐在肉制品中的应用及研究进展[J]. 闫家荫,刘瑞英,康明丽. 农产品加工. 2020(02)
[3]中国农作物秸秆资源时空分布及其产率变化分析[J]. 卫洪建,杨晴,李佳硕,杨海平,陈汉平. 可再生能源. 2019(09)
[4]锂离子电池的明星材料磷酸铁锂:基本性能、优化改性及未来展望[J]. 田柳文,于华,章文峰,陈涛,黄跃龙,郑先峰. 材料导报. 2019(21)
[5]玉米秸秆高得率浆细小组分特性及其对纸浆性能影响[J]. 张琛霞,王高升,孔军军,杨昊,张玲. 中国造纸. 2019(07)
[6]“过程工程学”的由来及对“不可逆循环过程”的研究[J]. 李佐虎. 过程工程学报. 2019(S1)
[7]磷化工产业污染现状及其治理对策实证研究——以宜昌市为例[J]. 刘洋,梁嘉欣. 西部皮革. 2019(03)
[8]高效解离难溶磷素根系分泌物研究进展[J]. 刘秀林,张必弦,王广金,苗丽丽,吴俊江. 黑龙江农业科学. 2018(12)
[9]试析我国废纸进口贸易所带来的环境问题[J]. 石聪颖,杜彬. 中国集体经济. 2018(13)
[10]秸秆制备高腐植酸有机肥研究[J]. 童娟,马力通. 宁夏农林科技. 2018(04)
博士论文
[1]汽爆秸秆木质素分级及其材料的制备[D]. 王冠华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[2]北方石灰性土壤中青霉菌P8（Penicillium oxalicum）活化难溶磷的作用和机理研究[D]. 范丙全.中国农业科学院 2001
硕士论文
[1]溶磷菌株的筛选和溶磷菌FM发酵工艺的研究[D]. 梁艳琼.海南大学 2011
[2]溶磷菌的筛选及产酸溶磷特性研究[D]. 廖康.云南农业大学 2009
本文编号：3093457
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