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滇池底泥热解及产物研究

作　者: 李迎
导　师: 宁平
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 滇池湖泊底泥热解固定床
分类号: X131.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

受污染的湖泊底泥是湖泊的主要内源污染物。由于独特的地理环境和污染史,滇池底泥呈现明显的污染特征,疏浚工程产生的底泥大部分堆放在滇池岸边,不仅占用大量土地,而且可能导致二次污染,如何有效处置是亟待解决的环境问题。热解法具有经济效益与环境效益双赢的优点,是实现固体废物减量化、资源化、无害化的处理技术之一。本文将热解技术应用于滇池底泥,为滇池底泥热化学处理提供参考。通过工业分析、元素分析、XRF分析,全面了解滇池底泥成分。通过TG-DTA分析对滇池底泥热分解特性进行研究。在上述分析的基础上,在热解终温为500～1000℃范围内对滇池底泥进行了热解实验研究,并对具有代表性的热解产物进行了特性分析。得到如下结果：(1)工业分析和元素分析结果表明,滇池底泥中固定碳含量较低,灰分含量最高,挥发分含量36.56%,有一定的能源利用价值；滇池底泥C、H元素含量较高,具有一定的潜热,并且其中Si、Al、Fe等元素含量较高,具有建材开发价值,底泥中还含有多种金属元素,在热解过程中可能起到催化作用。(2)在空气气氛中对滇池底泥进行了TG-DTA实验,结果表明,滇池底泥的燃烧可分为四个阶段。TG曲线的动力学计算结果表明,第二阶段(230.02℃～420.69℃)属一级反应,反应活化能为22.691kJ/mol,第三阶段(420.69℃～530.89℃)属二级反应,反应活化能为15.390kJ/mol.(3)滇池底泥热解气中主要成分H2、CO、CH4、CO2、C2H4及C2H6。高温段H2、CO、CH4等可燃性气体大量产生。通过理论计算得出,820～860℃所收集气体的LHV约为12122.19kJ/m3,属于中热值气体燃料。液态热解产物主要成分是苯酚(Phenol)及其烃基衍生物,没有燃料利用价值,但高含量的苯酚及其衍生物可用作化工原料。固态产物中富集了大量的Si、Al、Fe等矿物元素,具有较好的建材利用前景。

全文目录

摘要 4-5ABSTRACT 5-10插图和图表清单 10-12第一章绪论 12-18 1.1 选题背景 12-15 1.1.1 滇池污染状况 12-13 1.1.2 滇池内源污染特征及疏浚情况 13-15 1.2 本课题创新点及研究意义 15-16 1.3 技术路线和主要研究内容 16-18第二章文献综述 18-28 2.1 污泥处置方式概述 18-20 2.1.1 卫生填埋 18 2.1.2 土地利用 18-19 2.1.3 焚烧 19-20 2.1.4 其他新方法 20 2.2 污泥热解技术研究情况概述 20-28 2.2.1 污泥热解工艺 22-23 2.2.2 污泥热解影响因素 23-24 2.2.3 污泥热解产物特性 24-26 2.2.4 污泥热解反应模式及机理 26-28第三章实验原料及实验设备 28-33 3.1 实验原料 28-32 3.1.1 工业分析 28-29 3.1.2 元素分析 29-32 3.2 主要实验及分析设备 32-33第四章滇池底泥热分析 33-46 4.1 热分析方法简介 33-38 4.1.1 热重分析法 34-35 4.1.2 差热分析法 35-37 4.1.3 热重-差热(TG-DTA)同时联用技术 37-38 4.2 热分析实验 38-40 4.2.1 实验原料制备 38 4.2.2 实验设备及实验条件 38-39 4.2.3 实验结果分析 39-40 4.3 滇池底泥燃烧动力学特性分析 40-44 4.3.1 热分析反应动力学方程 40-41 4.3.2 动力学参数求法 41-42 4.3.3 动力学参数的求解 42-44 4.4 本章小结 44-46第五章滇池底泥固定床热解实验 46-53 5.1 固定床热解实验装置 46-48 5.2 实验样品制备及实验方法 48-50 5.2.1 实验样品制备 48 5.2.2 实验流程及操作方法 48-50 5.3 热解终温对热解产物产率的影响 50-52 5.3.1 热解终温对固态热解产物产率的影响 50-51 5.3.2 热解终温对液态热解产物产率的影响 51-52 5.3.3 热解终温对气态热解产物产率的影响 52 5.4 本章小结 52-53第六章滇池底泥热解产物性能分析 53-79 6.1 气态产物特性分析 53-59 6.1.1 分析方法及实验条件 53-54 6.1.2 样品制备 54-55 6.1.3 分析结果与讨论 55-59 6.2 液态产物特性分析 59-66 6.2.1 液态产物的物理性状 59-60 6.2.2 液态产物成分分析 60-66 6.3 固态产物特性分析 66-78 6.3.1 固态产物的物理性状 66 6.3.2 固体半焦比表面积及孔结构分析 66-75 6.3.3 固体半焦成分分析 75-77 6.3.4 固体半焦利用方式探讨 77-78 6.4 本章小结 78-79第七章结论与建议 79-82 7.1 结论 79-80 7.2 进一步工作建议 80-82致谢 82-83参考文献 83-88附录A 攻读硕士期间发表论文目录 88-89附录B 攻读硕士期间申请专利 89-90附录C 攻读硕士期间参加科研项目 90-91附录D 热解气态产物GC图谱 91-92

滇池底泥热解及产物研究

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