含氧气氛下的稻秆低温烘焙机理及其产物吸附性能研究
发布时间：2023-01-30 11:13
烘焙是一种常用的生物质热处理方法,可以有效提升生物质的物理化学性能。本文以中国南方常见的稻秆为原料进行了不同氧含量下的低温烘焙机理研究,利用管式炉讨论了温度和氧含量对烘焙固体产物产率及其特性的影响,最后研究了烘焙固体产物对水中重金属离子的吸附性能,为生物质含氧低温烘焙制备高能量密度的能源材料及高吸附性能材料,提供了可靠的实验数据与基础理论。通过不同含氧量下稻秆的恒温热重实验研究发现,在230℃到310℃范围内,固体剩余物的量随着烘焙温度升高发生明显降低,而在同一温度下氧含量越高,也表现出相同的趋势。对六种含氧量（体积分数分别为0%、3%、7%、11%、16%和21%）下稻秆低温烘焙的动力学过程进行解析后发现,反应级数模型中的一阶动力学模型能够很好地描述该过程,表观活化能随着氧浓度的增加而下降（从2.012kJ/mol到1.333kJ/mol）。通过管式炉的稻秆烘焙实验研究发现,当温度小于25℃时,烘焙达到平衡所用的时间随着烘焙气氛中氧含量的上升而增加;当温度大于250℃时,烘焙时间随着氧含量的上升而减小,但温度越高,不同氧含量下的烘焙时间差距越不明显。230℃时,16%氧含量下的产物热...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 烘焙对生物质的影响
1.2.2 温度与时间对烘焙过程的影响
1.2.3 氧气对烘焙过程的影响
1.2.4 烘焙过程表观动力学的研究
1.2.5 烘焙产物在制备活性炭上的应用
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究目的
1.3.3 技术路线
第二章 恒温含氧烘焙的热重实验与动力学研究
2.1 实验材料和实验方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 热重实验
2.2 热重实验结果分析
2.2.1 不同温度与氧含量下的热重曲线分析
2.2.2 不同温度与氧含量下的失重速率曲线分析
2.3 含氧气氛下的烘焙动力学研究
2.3.1 动力学模型的建立
2.3.2 动力学参数计算与分析
2.4 本章小结
第三章 管式炉内的稻秆烘焙实验研究
3.1 实验装置及分析方法
3.1.1 实验样品及工况
3.1.2 实验装置及实验过程
3.1.3 管式炉内温度场的测量
3.2 实验结果与分析
3.2.1 温度与氧含量对烘焙时间的影响
3.2.2 温度与氧含量对产物热值影响
3.2.3 温度与氧含量对产物组分的影响
3.3 本章小结
第四章 含氧烘焙产物的吸附特性研究
4.1 实验装置和分析方法
4.1.1 实验材料与试剂
4.1.2 实验仪器
4.1.3 表征方法
4.1.4 实验步骤
4.2 生物炭的表观形貌及吸附特性分析
4.2.1 表观形貌分析
4.2.2 比表面积与孔径分析
4.3 烘焙产物对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附等温线分析
4.3.1 烘焙产物的对不同浓度金属离子的吸附情况
4.3.2 吸附等温线分析
4.4 吸附动力学模型
4.4.1 准一/二级动力学模型
4.4.2 粒内扩散模型
4.5 活化后产物与商业活性炭对比
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱炭比及活化温度对稻壳活性炭极微孔的影响[J]. 李大伟,马腾飞,田原宇,朱锡锋,乔英云. 无机材料学报. 2015(01)
[2]原料烘焙预处理对生物质气化的影响综述[J]. 余维金,应浩,王燕杰. 生物质化学工程. 2013(06)
[3]新型生物质活性炭烟气脱硫研究[J]. 刘洁岭,汤争光,陈杰,蒋文举,江霞. 环境科学. 2013(04)
[4]生物质活性炭吸附二氧化碳的性能研究[J]. 廖景明,肖军,沈来宏,常连成. 太阳能学报. 2013(03)
[5]温度对棉杆热解多联产过程中产物特性的影响[J]. 陈应泉,王贤华,李开志,张世红,陈汉平. 中国电机工程学报. 2012(17)
[6]生物质活性炭的制备及其在阳极中的性能[J]. 仲兆平,张居兵,郭厚焜. 太阳能学报. 2012(02)
[7]不同生物质热解特性及动力学的对比研究[J]. 傅旭峰,仲兆平,肖刚,李睿. 锅炉技术. 2011(05)
[8]氧量对松木热解特性的影响[J]. 王芸,陈亮,苏毅,吴文广,罗永浩. 中国电机工程学报. 2011(26)
[9]农业秸秆烘焙热分析[J]. 朱波,王贤华,杨海平,陈应泉,张世红,陈汉平. 中国电机工程学报. 2011(20)
[10]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
博士论文
[1]烘焙预处理及后成型制备高品质生物质固体燃料研究[D]. 张燕.东北林业大学 2016
[2]干燥和烘焙预处理制备高品质生物质原料的基础研究[D]. 陈登宇.中国科学技术大学 2013
[3]含酚废水在结构化固定床上的吸附动力学[D]. 邵琰.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]用于脱除水中重金属离子的生物质基炭材料的制备及改性研究[D]. 姚书恒.东南大学 2016
[2]生物质有氧烘焙及燃烧特性研究[D]. 刘汝杰.华中科技大学 2014
[3]生物质炭活性炭的制备及其对苯酚废水吸附的研究[D]. 娄梅生.合肥工业大学 2013
[4]生物质活性炭对燃煤烟气NOX和汞的脱除机理研究[D]. 刘倩雁.上海电力学院 2013
[5]有氧气氛下生物质热解特性的实验研究[D]. 陈亮.上海交通大学 2011
[6]用于混合气化的生物质烘焙预处理的实验研究[D]. 王贵军.上海交通大学 2010
[7]生物质三组分热裂解特性及其动力学研究[D]. 黄娜.北京化工大学 2007
[8]生物质材料热解实验及动力学分析[D]. 周新华.辽宁工程技术大学 2006
[9]生物质热解特性及热解动力学研究[D]. 陈森.南京理工大学 2005
本文编号：3733010
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 烘焙对生物质的影响
1.2.2 温度与时间对烘焙过程的影响
1.2.3 氧气对烘焙过程的影响
1.2.4 烘焙过程表观动力学的研究
1.2.5 烘焙产物在制备活性炭上的应用
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究目的
1.3.3 技术路线
第二章 恒温含氧烘焙的热重实验与动力学研究
2.1 实验材料和实验方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 热重实验
2.2 热重实验结果分析
2.2.1 不同温度与氧含量下的热重曲线分析
2.2.2 不同温度与氧含量下的失重速率曲线分析
2.3 含氧气氛下的烘焙动力学研究
2.3.1 动力学模型的建立
2.3.2 动力学参数计算与分析
2.4 本章小结
第三章 管式炉内的稻秆烘焙实验研究
3.1 实验装置及分析方法
3.1.1 实验样品及工况
3.1.2 实验装置及实验过程
3.1.3 管式炉内温度场的测量
3.2 实验结果与分析
3.2.1 温度与氧含量对烘焙时间的影响
3.2.2 温度与氧含量对产物热值影响
3.2.3 温度与氧含量对产物组分的影响
3.3 本章小结
第四章 含氧烘焙产物的吸附特性研究
4.1 实验装置和分析方法
4.1.1 实验材料与试剂
4.1.2 实验仪器
4.1.3 表征方法
4.1.4 实验步骤
4.2 生物炭的表观形貌及吸附特性分析
4.2.1 表观形貌分析
4.2.2 比表面积与孔径分析
4.3 烘焙产物对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附等温线分析
4.3.1 烘焙产物的对不同浓度金属离子的吸附情况
4.3.2 吸附等温线分析
4.4 吸附动力学模型
4.4.1 准一/二级动力学模型
4.4.2 粒内扩散模型
4.5 活化后产物与商业活性炭对比
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱炭比及活化温度对稻壳活性炭极微孔的影响[J]. 李大伟,马腾飞,田原宇,朱锡锋,乔英云. 无机材料学报. 2015(01)
[2]原料烘焙预处理对生物质气化的影响综述[J]. 余维金,应浩,王燕杰. 生物质化学工程. 2013(06)
[3]新型生物质活性炭烟气脱硫研究[J]. 刘洁岭,汤争光,陈杰,蒋文举,江霞. 环境科学. 2013(04)
[4]生物质活性炭吸附二氧化碳的性能研究[J]. 廖景明,肖军,沈来宏,常连成. 太阳能学报. 2013(03)
[5]温度对棉杆热解多联产过程中产物特性的影响[J]. 陈应泉,王贤华,李开志,张世红,陈汉平. 中国电机工程学报. 2012(17)
[6]生物质活性炭的制备及其在阳极中的性能[J]. 仲兆平,张居兵,郭厚焜. 太阳能学报. 2012(02)
[7]不同生物质热解特性及动力学的对比研究[J]. 傅旭峰,仲兆平,肖刚,李睿. 锅炉技术. 2011(05)
[8]氧量对松木热解特性的影响[J]. 王芸,陈亮,苏毅,吴文广,罗永浩. 中国电机工程学报. 2011(26)
[9]农业秸秆烘焙热分析[J]. 朱波,王贤华,杨海平,陈应泉,张世红,陈汉平. 中国电机工程学报. 2011(20)
[10]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
博士论文
[1]烘焙预处理及后成型制备高品质生物质固体燃料研究[D]. 张燕.东北林业大学 2016
[2]干燥和烘焙预处理制备高品质生物质原料的基础研究[D]. 陈登宇.中国科学技术大学 2013
[3]含酚废水在结构化固定床上的吸附动力学[D]. 邵琰.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]用于脱除水中重金属离子的生物质基炭材料的制备及改性研究[D]. 姚书恒.东南大学 2016
[2]生物质有氧烘焙及燃烧特性研究[D]. 刘汝杰.华中科技大学 2014
[3]生物质炭活性炭的制备及其对苯酚废水吸附的研究[D]. 娄梅生.合肥工业大学 2013
[4]生物质活性炭对燃煤烟气NOX和汞的脱除机理研究[D]. 刘倩雁.上海电力学院 2013
[5]有氧气氛下生物质热解特性的实验研究[D]. 陈亮.上海交通大学 2011
[6]用于混合气化的生物质烘焙预处理的实验研究[D]. 王贵军.上海交通大学 2010
[7]生物质三组分热裂解特性及其动力学研究[D]. 黄娜.北京化工大学 2007
[8]生物质材料热解实验及动力学分析[D]. 周新华.辽宁工程技术大学 2006
[9]生物质热解特性及热解动力学研究[D]. 陈森.南京理工大学 2005
本文编号：3733010
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3733010.html
