微藻水热碳化的脱氮机制及生物炭吸附氨氮研究

发布时间：2023-03-21 20:17

　　微藻作为一种理想的高氮生物质,生长快速,产量和含氮量都很高。近年来,高温热处理技术已逐渐应用于微藻处理并制备生物柴油等领域。但对于中低温水热处理技术应用于微藻能源转化和资源应用目前还未展开深入的研究。已有研究证实产物中关键元素氮对于制备清洁生物油具有重要意义,而氮在不同水热参数下的分布和转化途径还不清楚,以及微藻生物炭用作碳材料的吸附特性也需要进一步的研究和认识。针对目前对水热处理过程中微藻脱氮机制的研究还有许多欠缺,本文开展了如下几个方面的研究:首先,本研究采用钝顶螺旋藻作为代表性微藻,在水热条件下考察温度对螺旋藻水热碳化(HTC)处理过程中氮的分布与演变的影响。实验设置停留时间为30分钟,根据温度参数分为180℃、200℃、220℃、240℃、260℃以及280℃ 6个组。通过用XPS、NMR、FTIR光谱、SEM等多种手段分析不同温度下生物炭中含氮官能团种类,含量、结构和外貌特征等,进而揭示氮的化学形态及生成机理,从而进一步研究水热处理微藻脱氮机制和生物油中含氮物质转化机制。结果表明,反应温度对固相、水相和生物油中的氮物质的释放和分布有显著影响。在180℃时,升高HTC温度可使生...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质的热处理技术
        1.2.1 热解处理技术
        1.2.2 水热液化处理技术
    1.3 水热处理技术发展现状
    1.4 水热碳化反应影响因素
        1.4.1 反应温度
        1.4.2 反应停留时间
    1.5 氨氮废水的脱除方法
    1.6 生物炭和微波在高浓度氨氮废水处理中研究现状
    1.7 本课题研究内容、目的和技术路线
        1.7.1 研究内容
        1.7.2 研究目的
        1.7.3 技术路线图
第2章 温度对微藻水热碳化氮分布及转化的影响
    2.1 前言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 水热碳化和产物处理
        2.2.4 生物炭含氮物质分析方法
        2.2.5 液相产物含氮物质分析方法
        2.2.6 生物油含氮物质分析方法
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 温度对微藻水热碳化氮元素分布的影响
        2.3.2 微藻水热碳化含氮物质在液相中的分布
        2.3.3 微藻水热碳化含氮物质在生物炭中的分布
        2.3.4 微藻水热碳化含氮物质在生物油中的分布
        2.3.5 微藻水热碳化氮元素转化途径分析
    2.4 小结
第3章 微藻生物炭对氨氮废水的脱除
    3.1 前言
    3.2 实验材料和方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 生物炭制备及改性
        3.2.4 氨氮的分析实验
        3.2.5 微波处理氨氮废水实验
        3.2.6 改性生物炭脱除氨氮实验
        3.2.7 微波辅助改性生物炭脱除氨氮废水实验
        3.2.8 生物炭材料的表征分析方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 改性生物炭筛选实验分析与讨论
        3.3.2 改性生物炭吸附实验分析与讨论
        3.3.3 螺旋藻和生物炭材料基本特性分析与讨论
        3.3.4 微波辅助改性生物炭脱除氨氮结果讨论
    3.4 小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
致谢



本文编号：3767228