牛粪水热处理反应机理及产物形成机制研究

发布时间：2020-12-19 05:20

　　畜禽养殖业的迅猛发展,在带动经济快速增长的同时,产生的畜禽粪便也引发了日益严重的环境污染问题。畜禽粪便组成成分复杂,主要包含纤维素、半纤维素、木质素以及一定量的粗蛋白和粗脂肪,此外,还含有很多病原菌、寄生虫卵和重金属等,倘若处理不当易对人畜健康造成危害。利用水热处理技术可以实现其无害化高效转化以及高值化利用。基于此,本文选用牛粪为原料,利用水热技术将其转化为品位较高的水热炭、高附加值组分繁多的生物油以及无机营养成分丰富的水相产物,深入研究牛粪水热处理的反应机理以及不同反应参数对产物特性的影响,并对其高值化应用进行初步探索,为高含水量畜禽粪便生物质的资源化和高值化利用提供理论基础。主要研究结论如下:（1）首先系统研究反应温度、停留时间以及液固比对牛粪水热炭产率的影响,结果表明反应温度对产炭率影响最为显著,且与停留时间和液固比之间并不存在交互作用。其次,着重分析反应温度对牛粪水热产物特性的影响,水热炭化过程主要沿着脱水和脱羧路径进行,水热炭产率随温度的升高逐渐降低。利用SEM、FTIR、XPS、Py-GC/MS分析发现240℃水热炭中存在炭微球结构,表面含有丰富的含氧活性官能团,其裂解主要... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

生物质水热转化

程如图 1-2 所示。反应温度高于 210℃时，纤维素开始发生炭核-壳结构且富含含氧官能团的炭微球，其核中主要为醚类、质，壳上主要有羟基、羰基和羧基等官能团。纤维素水热炭化步水解产物进一步发生脱水，结构中糖苷键开始断裂，一些开始断裂，生成以 5-羟甲基糠醛为主的中间产物。随后，部分分子间和分子内脱水并进一步芳构化形成疏水性微球核，部分缩合并进一步芳构化形成亲水性微球壳。

图 1-3 D-木糖水热炭形成机理图Formation mechanism of hydrochar particle from D-xylose by hycarbonization2015）对木质素的水热炭化机理进行了归纳总结，其水热处理过程中，木质素中的β-O-4 键和 C-C 键最先


本文编号：2925332