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生物质导电炭吸附与强制放电降解二甲苯特性研究

作　者: 吴荣兵
导　师: 肖刚
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 生物质 导电炭 二甲苯 介质阻挡放电 降解
分类号: TQ517.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


生物质作为重要的可再生能源,其利用方式受到越来越多的关注。生物质气化制气技术是将生物质原料加热干燥,升温热解,将其转换为可燃气体的过程。焦油作为生物质气化过程中不可避免的副产物,其含量过高将导致设备腐蚀、管道阻塞等问题,严重影响气化效率。本文将以二甲苯为模拟气化气焦油,以生物质导电炭为载体,结合介质阻挡放电技术,探究不同的实验工况对二甲苯降解效率的影响。文章以玉米芯为原料,通过CO2物理活化法,炭化活化制备高比表面积导电炭。实验探究了不同活化工况对导电炭的孔隙结构及导电性的影响,通过BET、SEM、FTIR以及电阻率自动测定仪对导电炭的性能进行表征。实验结果表明：导电炭的比表面积随CO2流量(200mL/min～600mL/min)的增大而增大,导电性随CO2流量的增大总体呈下降趋势；导电炭的比表面积随活化时间(0.5h～1.5h)的增大出现先增大后减小的规律,活化时间对导电炭的导电性影响很小。选取CO2流量400mL/min,活化时间1h,炭化活化温度为800℃时制备的导电炭为吸附剂,以二甲苯为吸附质,在常温下采用固定床吸附方式探究导电炭对二甲苯的吸附特性。实验结果表明：在相同的进口流量下,进口浓度越大,吸附传质区中心点斜率越大,越易达到饱和；增大进口流量时导电炭吸附二甲苯的穿透曲线变得陡峭,吸附传质区中心点的斜率增大；随着床层高度的增加,导电炭吸附二甲苯的穿透曲线形状基本相同,吸附传质区中心点的斜率基本相等。通过介质阻挡放电技术,探究放电反应区空载与加载导电炭时对二甲苯降解效率的影响。实验结果表明：放电反应区加载导电炭后,近紫外区的特征谱线强度明显高于空载导电炭时的特征谱线强度,放电效果更加明显,提高了二甲苯的降解效率。等离子体处理后的导电炭表面孔壁结构遭到破坏而坍塌,内孔结构变得皱褶,而导电炭的电阻率及表面官能团变化很小。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-28
  1.1 课题研究背景  10-13
    1.1.1 生物质能利用现状  10-12
    1.1.2 生物质气化气焦油  12-13
  1.2 气化气焦油处理现状  13-17
    1.2.1 回收技术  13-15
    1.2.2 降解技术  15-17
  1.3 低温等离子体技术  17-25
    1.3.1 低温等离子体概念  17-18
    1.3.2 低温等离子体发生方式  18-23
    1.3.3 等离子体催化降解技术  23-25
  1.4 生物质导电炭及强制放电  25-26
    1.4.1 生物质导电炭概述  25-26
    1.4.2 强制放电概述  26
  1.5 课题研究内容及意义  26-28
第2章 生物质导电炭的制备实验  28-41
  2.1 实验原料  28-29
  2.2 实验装置与流程  29-30
  2.3 导电炭性能表征  30-32
  2.4 实验结果与分析  32-39
    2.4.1 BET  32-35
    2.4.2 SEM  35-37
    2.4.3 FTIR  37-38
    2.4.4 电阻率及产率  38-39
  2.5 本章小结  39-41
第3章 导电炭吸附二甲苯实验研究  41-47
  3.1 实验原料  41-42
  3.2 实验装置与流程  42-43
  3.3 实验结果与分析  43-46
    3.3.1 进口浓度  43-44
    3.3.2 进口流量  44-45
    3.3.3 吸附床层高度  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 介质阻挡放电降解二甲苯实验研究  47-61
  4.1 实验原料  47-48
  4.2 实验装置与流程  48-50
  4.3 实验结果与分析  50-60
    4.3.1 输入电压  50-51
    4.3.2 进口浓度  51-52
    4.3.3 进口流量  52-53
    4.3.4 导电炭与等离子体相互作用  53-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 全文总结与展望  61-64
  5.1 全文总结  61-62
  5.2 本文创新点  62-63
  5.3 未来工作展望  63-64
参考文献  64-70
作者简历及攻读硕士学位期间发表论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 燃料化学工业（总论） > 燃料种类及性质 > 气体燃料（瓦斯）
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