被重金属污染水葫芦热解制生物油

发布时间：2020-09-24 21:32

　　 近年来重金属对水体及土壤的污染十分严重,生长在水体或土壤中的植物吸附其中的重金属产生了大量被重金属污染的生物质。重金属通过食物链流入人体,给人体健康带来严重威胁。目前,被重金属污染生物质主要采用填埋法或焚烧法处理,而热解法是一种十分重要的生物质能转化技术,不仅不会造成生物质资源的浪费,把生物质能转化为化学燃料,还降低了对环境的污染。本文以被重金属污染的水葫芦为研究对象,对其热解特性进行研究,包括气液固三相产率、组成、特性等以及重金属在热解过程中的形态变化,研究分析被重金属污染生物质热解的优势,为被重金属污染生物质资源化利用提供基本研究资料。热重分析表明,水葫芦热失重过程分为脱水、快速失重和炭化三个阶段。重金属(Pb、Cr、Cu)都使主要热解区间发生前移,而且最大失重率也变大。动力学分析表明,一级反应能很好的拟合热解过程,重金属(Pb、Cr、Cu)使得主要热解区间的活化能增加。固定床热解实验考察可知,未被污染水葫芦的最佳热解条件为500℃,此时热解油产率最大为51.7%、酸值最小为100.60 mgKOH/g、热值最高为28.87MJ/Kg。Pb的存在使热解油产率提高了15.7%,酸值降低了24.6%,热值增加了2.5%;Cr的存在使热解油产率提高了13.2%,酸值增加了2.8%,热值降低了7.0%;Cu的存在使热解油产率提高了16.2%,酸值降低了37.7%,热值降低了6.6%。对热解油成分分析可知,Pb、Cr、Cu都导致酯类化合物含量减少,含氮化合物含量增加;Pb、Cr使醇类和酚类化合物含量得到较大增加,Cu基本没有导致酚类含量发生变化;Pb基本没有导致酸类化合物发生变化,Cr和Cu使酸类化合物增加。重金属的存在改变了水葫芦的热解过程,使得生物油成分改变品质得到一定提高,其中Pb对热解油品质的提高贡献最大,其次是Cu和Cr。对气固相的产物分析表明,重金属(Pb、Cr、Cu)能使气固相产率普遍降低,而且重金属提高了H2含量,降低了CO2含量。热解后,80%以上的Pb以PbO的形式存在于热解炭中;Cr只有64%以上残留在热解炭中,热解后Cr可能以无定型的形态存在于热解炭中;Cu有70%以上以单质Cu的形态存在于热解炭中。重金属在油相中的残留量最多时为50.0 mg/Kg,含量很低,可以忽略不计。
【学位单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK6

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本文编号：2826306