废旧电脑电路板预处理及常规和微波热解特性研究

废旧印刷电路板中含有丰富的金属及非金属资源,具有较高的资源回收价值与潜在环境危害性。在常规和微波热解条件下,对废旧电脑电路板脱锡预处理及相关热解条件对热解产物的分布规律及影响机制进行研究。结果表明:脱锡预处理对废旧电脑电路板的热解有正向影响,可以使废电路板中的有机材料热解更充分,脱锡预处理后Sn含量从4.10%降低至1.54%,Sn的回收率达68.49%;在常规和微波热解条件下,升高温度可以获得更多的液体和气体产物,但相同温度下微波热解得到的固体产物更多,常规热解后铜含量从热解前的19.17%升高到25.37%,微波热解后铜含量从热解前的19.17%升高到23.32%,铜的回收率达到99.22%以上;热解后绝大部分的溴元素进入到热解油与热解气中,微波热解油中酚类物质含量大于常规热解,呋喃类物质少于常规热解,常规和微波热解气中H_(2)、CO、CH_(4)总量分别达到76.4%和80.7%,热解气体热值分别为18.78 MJ/Nm^(3)和19.97 MJ/Nm^(3),热解气热值介于煤气与天然气之间,可作为燃气使用。综合对比常规热解与微波热解,微波热解金属回收率更高,热解气体中呋喃类物质更少、热解气热值更高,更有利于电子废弃物中有价金属的综合回收利用。

基于仿真模拟的油泥微波热解研究

油泥的存在加剧了原油的污染和侵蚀,给原油的使用带来了安全风险,所以必须对油泥进行有效治理。对于罐底油泥,可以采用多种不同的处理方法,选用了微波热解,并进行了以下工作:从油罐底部的油泥的各种危害性出发,对它的各种基本特征和净化指数进行了详细的总结和分析,并对目前国内外油罐底部的油泥体系的研究现状和存在的问题进行了详细的总结和研究;通过对油罐底油泥的微波热解技术的总体设计需求和仿真计算,得到了一套适用于中国现代化炼油厂的储罐油泥的微波热解技术;在油泥的微波热解中,一个重要的问题是波导的大小以及微波腔体的大小,要根据油泥物性参数以及其他影响因素,来确定一种适用于油泥的微波热解模式;本文利用COMSOL软件建立了模型,并利用该模型对油泥的微波热解过程进行了模拟。基于仿真计算选择最佳的微波频率和输出功率。

微波热解油砂的影响因素研究进展

油砂作为非常规石油资源具有储量巨大、分布集中等优点,油砂的开发利用可有效缓解油气资源的压力。一种有别于传统电加热的新型加热方式——微波热解技术,具有选择性加热、方便快捷、消耗能量较小、对环境无污染等优点。通过对微波热解过程中油砂产物分布的简要分析,总结了近年来影响油砂油产品产量的主要因素:原料特性、热解温度、热解时间、微波功率、真空度、微波吸收剂和惰性气体氛围等;最后,对利用微波进行油砂热解制油过程中尚需解决的问题及今后的发展方向进行了展望。

微波热解木质生物质的研究进展

随着化石资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,开发与利用环境友好的可再生资源受到广泛关注。木质生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但是存在产物分布不均和经济价值不高等问题,严重制约了生物质能的全面与高效利用。系统地介绍了木质纤维素组分的结构,详细阐述了木质纤维素各组分的热解机制,并比较了微波热解与传统热解的差异,探讨了微波热解的影响因素以及微波催化热解木质纤维素的产物分布。此外,介绍不同种类催化剂(碳基材料、分子筛、金属氧化物等)在促进生物质微波热解中的作用,可以高效转化木质纤维素,优化微波热解产物的种类分布,并促进选择性生产特定高值化学品,以实现木质纤维素的资源化和高值化利用。最后,对木质纤维素热解未来研究方向和技术发展进行了展望。

大型海藻微波热解制氢特性研究

大型海藻无需耕地、不含难热解的木质素,是降碳减排、生产小分子生物燃料的理想原料。对大型海藻(包括海带、蜈蚣藻、孔石莼和海黍子)进行微波热解,并与落叶松进行对比。研究了微波热解过程的升温行为、气体释放行为及氢气生成曲线,比较了微波热解的产物分布、气体组成和气化指标,进一步利用Ca-Al(CaO-Al_(2)O_(3))吸附剂原位吸收海带微波热解产生的二氧化碳(CO_(2)),强化海带的定向转化制氢。结果表明,大型海藻比落叶松具有更快的升温行为、更好的制氢效果,尤其海带的氢气产率(16.40 g/kg)为落叶松的3倍。添加Ca-Al吸附剂能够进一步增强海带的微波热解制氢效率,当海带与Ca-Al吸附剂的质量比为1.0:3.0时,氢气产率达到44.24 g/kg,气化效率可达68.57%,气体产物中氢气含量高达77.24%。

不同生物炭微波热解生物质特性研究

随着社会的高速发展能源也在大量消耗,寻找可持续发展的绿色能源成为了广大研究学者的研究重点,生物质能被称为是21世纪主要的绿色能源,其开发利用是缓解未来能源危机的主要途径之一。本文以自主开发的微波热解生物质系统为实验平台,龙眼壳、龙眼核、草、花生壳、荔枝壳以及木屑等6种不同的生物炭为研究对象,研究相同条件下荔枝壳生物质的微波热解特性。结果表明,以龙眼壳生物炭为吸波剂获得的气相产率和氢气体积分数最高,分别为51.12 wt.%和31.50 Vol%;以草生物炭为吸波剂的液相产率最高为39.40 wt.%;木屑生物炭为吸波剂的固相产率最高为32.84 wt.%。

水葫芦微波热解特性的实验研究

水葫芦具有较高氢碳比,微波热解是其转化为清洁能源和高附加值化学品的有效方法。本文对水葫芦微波催化热解的特性进行较为系统的研究。实验结果表明:热解温度对生物油和热解气的总产率具有显著影响。随着温度的升高,生物油和热解气的产率增加,在600℃时达到最大。水葫芦的微波热解产物焦油中主要包含大量单环芳香族化合物和醇类化合物等,轻气体主要是氢气和一氧化碳。升温速率对水葫芦微波热解产物的产率和组分具有影响,随着升温速率的提高,半焦的产率增加,生物油的产率降低。较快的升温速率也有利于直链烃和一氧化碳的生成。

CO_2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明:CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5~10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率最高可达21.8%,煤气中有价成分(CO+CH4+H2)体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。

金属盐添加剂对生物质微波热解特性的影响

采用微波热解反应器系统与气相色谱和质谱分析仪以及等温吸附仪等研究了NaCl、K2CO3、MgCl2的添加对农业废弃物棉秆微波热解特性的影响。结果表明,3种金属盐添加剂均使液体产物产率下降,固体产物产率增加,且添加剂的加入对简化生物油组分以及提高生物油品质效果显著,产物中酚类物质含量明显降低,乙酸的相对含量由11.87%提升至37.57%,固体焦炭的表面孔隙结构也得到了明显改善。

H_2气氛中低变质煤微波热解研究

在定制微波炉中进行了H2气氛中低变质煤的微波热解实验研究,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度和氢气流量等对低变质煤微波热解产品收率及成分的影响.研究表明,低变质煤在微波功率为800W,热解时间为40min,煤样粒度为5mm^10mm,氢气流量为0.4L/min的优化工艺条件下热解,兰炭收率达59.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率达28.2%.热解获得的煤焦油中烷烃类化合物含量高达45.2%,兰炭中酚羟基和羰基官能团含量较高,固定碳含量高,硫和挥发分含量低.

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。

含聚油泥微波热解强化技术研究

以含聚油泥微波焚烧残渣作为微波吸收剂加入到含聚油泥中,研究焚烧残渣对含聚油泥的微波热解过程的强化作用。实验结果表明在微波作用下,微波吸收剂的加入对热处理过程特征没有影响,依然分为快速升温、微波干化、烃类物质微波蒸发、微波热解和微波焚烧5个阶段。但是,微波吸收剂的加入能够加速油泥的微波热解过程,当微波吸收剂的加入量为原料的3%时,能够有效的缩短微波热解过程时间近80%,缩短了整个微波热处理过程时间近3/5左右;而当加入量为5%时,微波热解过程时间缩短了约90%,进而整个微波热处理过程时间缩短了2/3,从而达到高效节能的目的。随着微波吸收剂添加量的增加,油泥微波热处理产物冷凝回收液和不凝气的生成速率曲线的基本特征保持不变。然而,随着微波吸收剂的增多,油品的回收率呈先增大后减小趋势,当吸收剂添加量达到3.0%左右时,油品的回收率最高,可达80%左右。

微波热解技术研究进展

综述了国内外关于微波热解技术应用的研究进展,探讨了生物质、污泥、矿物燃料等通过微波加热制取高附加值化学品的方法及其机理,并且微波热解存在非热效应,是一条值得探索的资源有效利用的高效热解方法。

气体滞留时间对微波热解CVI工艺制备C/C复合材料性能的影响

以炭毡为预制体,N_2为稀释气体,甲烷为炭源前驱体,其分压为10kPa,沉积温度为1100℃的工艺条件下,研究了不同的气体滞留时间(0.05、0.1、0.15、0.2s)对微波热解CVI工艺制备炭/炭复合材料的致密化速率、样品的体积密度及其密度均匀性的影响,并对其组织结构进行了观察.分析了气体的滞留时间对微波热解CVI工艺制备炭/炭复合材料的影响规律及组织结构的变化.结果表明:采用微波热解CVI工艺在1100℃90h内制备出体积密度为1.70g·cm^(-3)的炭/炭复合材料,在滞留时间为0.15s时预制体呈现从内到外逐步致密的规律.同时,随着滞留时间的延长,热解炭的组织结构从低织构到中等织构变化.

内蒙褐煤微波热解特性研究

研究了内蒙褐煤、热解半焦及煤-半焦混合物在微波场中的升温特性,并对比研究了300℃～750℃温度范围内,内蒙褐煤微波热解和常规热解的特性.研究表明,内蒙褐煤是一种弱微波吸收剂,需添加一定量的半焦作为微波吸收剂才能进行热解反应；在添加10％～30％半焦的范围内,随着半焦添加量的增加,煤-半焦混合物的热解升温速率逐渐增加,焦油和气体产率增加,半焦和热解水产率降低；在添加30％半焦,终温保温20 min的条件下,与常规热解相比,微波热解油、半焦和热解水的产率降低,气体产率增加,其中CO和H2产率显著提高.

微波热解工艺参数影响气液产物组成的研究

针对生物质微波热解生物油产率低且含水量高,气体产物较为复杂的特点,通过实验对热解参数、堆积程度、传热介质3个方面进行考察研究。实验结果表明,在热解温度为600℃,预热温度为160℃,填充程度为100%的条件下得生物油最大产率为51.12%,生物炭产率为26.56%,合成气产率为22.32%;生物油以酚类化合物和呋喃类化合物为主,合成气以CO,H2,CH4,CO2,C2～C4小分子气体为主。

复合吸波剂TiC/SiC诱导微波热解生物质试验研究

采用复合吸波剂TiC/SiC进行了生物质微波热解制备生物油有机相的研究。采用响应面法分析了TiC与SiC质量百分比、吸波剂与生物质质量百分比和微波功率与生物质质量比对有机相产率的影响;在最优工艺条件下,对比分析了采用纯SiC和复合吸波剂对有机相产率及化学组成的影响,并对固体产物生物焦进行了表征,分析了有机相和生物焦的性能及潜力。结果表明,各因素对有机相产率影响显著,且相互间存在交互影响;当TiC与SiC质量百分比为20%、吸波剂与生物质质量百分比为53%和微波功率与生物质质量比为9.5 W/g时,有机相产率达到28.60%,与预测值28.69%较为接近。使用纯SiC作为吸波剂时,有机相产率降至23.35%,说明引入适量TiC可以使生物质热解更多地保留来自纤维素和半纤维素的产物,在增加有机相产率的同时,降低酸类、酮类和酚类相对含量;相对较多的呋喃类、醇类和酚类及其相对集中的碳原子数分布,使所得有机相产物可用作精细化工原料;核磁共振分析表明,使用复合吸波剂所得有机相中脂肪氢/碳比与芳香氢/碳比明显升高,验证了分析的准确性;复合吸波剂使生物焦具有更高的碳化程度和吸附性能,比表面积和孔容达360 m^2/g和0.22 cm^3/g,可制成活性材料。

微波热解污泥燃气释放影响因素及热解动力学分析

微波热解城市污水污泥可实现污泥资源化、减量化目标。城市污水污泥微波热解后产生大量能源气体H2和CO。运用气相色谱技术检测H2和CO的含量,研究了热解终温、污泥含水率、矿物催化剂对污泥微波热解过程中能源气体产率的影响,结合热重分析对热解过程进行了动力学分析。结果表明:随着热解终温升高,2种燃气产率均有所提高,800℃时,1 kg干污泥产生29.02 g H2以及302.72 g CO,两者体积之和占气体总体积的58%;污泥含水率越高,气体产率越高,但是达到90%含水率时,热解过程无法进行。镍基催化剂和白云石对能源气体产率均有促进作用,800℃时,镍基催化剂可使H2和CO产率提高到60%,对CxHy产率提高效果不明显;利用一级反应动力学方程对污泥热重结果进行分析,计算出热解动力学参数。

水洗-烘焙联合预处理对稻壳微波热解产品特性的影响

预处理技术能提高生物质热解产物的品质。本文研究了水洗-烘焙联合预处理技术对稻壳微波热解的产物特性的影响,结果表明:水洗-烘焙联合预处理技术增加了固体产率,而减少了液体和气体的产率;联合预处理技术提高了稻壳微波热解气体产物的品质,气体产物中CO2含量减少,CH4和H2的含量增加,气体产物的热值提高到13MJ/m3;联合预处理技术提高了稻壳微波热解液体产物的品质,增大了液体产物中苯酚类和糖类的含量,减少了液体产物中酸的含量,简化了液体产物的成分。

酸溶-微波热解法从粉煤灰中制取聚合氧化铝的研究

从粉煤灰中提取聚合氧化铝（ＰＡＣ）是粉煤灰综合利用的途径之一。本研究提出了酸溶微波热解从粉煤灰中制取ＰＡＣ的方法。通过工艺原理分析和试验。