机械化学预处理干污泥快速热解产气特性研究

针对干化污泥热解致密结构破解及催化剂注入难、活性低的问题,采用温和条件下机械化学预处理方法实现CaO催化剂的活化和掺入。为优化机械化学预处理条件,使污泥在热解过程中产生更多高品质热解气,该试验研究不同磨球直径、球磨时间、剂料比(催化剂与污泥质量比)对污泥快速热解气组分分布和产气率的影响。结果表明:剂料比为1∶1的情况下,单独采用小球(直径6mm)球磨3 h的污泥产气率最高,达30.35%,其中CH_4、H_2、CO所占比例之和高达88.42%,产气热值为152.3 kJ/m^3。

机械化学预处理污泥在不同温度下催化热解特性

为更好地实现污泥资源化以及无害化处理,得到较高品质燃气,采用机械化学预处理方式将CaO作为催化剂温和注入污泥样品,探究在催化热解中反应温度对产物的影响及机理分析。结果表明,在机械化学作用下,混合料中的CaO与羟基反应生成Ca(OH)2,有助于热解气产率的提高。混合物料中有机成分随着温度升高发生分解,C=O、C—O和C—H官能团减弱,O—H官能团消失,热解气产量增高,900℃时达到最大,为32.10%,其中可燃气体(H 2,CO,CH 4)产量上升至17.22 mol/kg,增幅明显;随着热解反应的进行,混合料中Ca(OH)2物质吸收CO 2生成大量方解石,方解石高温分解导致热解气中的CO和CO 2气体质量升高。热解半焦表面孔隙结构特性分析发现,高温有助于混合料分解产生更多的可燃气体。

改进的无溶剂法制备FeAPO-11分子筛及其催化性能

在文献中所报道AEL型分子筛无溶剂合成法的基础上,引入低温预处理、机械化学预处理、晶种和双氧水等合成变量进行具有特定形貌或孔结构的高结晶度的FeAPO-11分子筛的合成,并将制备的分子筛作为催化剂应用于苯酚的羟基化反应中。采用XRD、SEM、氮气物理吸脱附以及紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对FeAPO-11分子筛进行表征,深入探讨了催化剂上铁元素含量、铁物种分布和比表面积等因素对苯酚羟基化反应的影响。结果表明,低温预处理和双氧水的引入能显著提高FeAPO-11分子筛的结晶度,在特定条件下能制备出具有规则纳米晶聚集体形貌的FeAPO-11分子筛。催化结果表明,苯酚羟基化反应的诱导期长短主要取决于FeAPO-11催化剂中非骨架铁形式的多核铁的含量。在被考察的5个催化剂中,FeAPO-11-LHSB由于具有规则的纳米晶聚集体形貌、高的外表面积及骨架铁含量,在苯酚羟基化反应中展示出最优的性能,其苯二酚的产率和选择性分别为33.6%和67.6%。

催化剂掺混对污泥快速热解产气的影响

将干污泥(DS)与3种催化体系(CaO、焦炭、CaO-焦炭)掺混,经机械化学预处理后制得热解混合样品,考察催化剂掺混对DS快速热解产气的影响。研究表明,CaO可以提高DS热解综合产气效果,促进热解气相产物中的CH4和CO2向H2和CO转化,当CaO和DS质量比为1.00∶1.00时,热解气相产物中H2、CO体积分数之和、气体产率、产气低位热值及H2产量均达到最大值,分别为77.04%、0.412 m3/kg、62.75kJ/kg和6.88 mol/kg;焦炭可以改善DS热解气相产物品质,当焦炭和DS质量比为1.00∶1.00时,热解气相产物中H2体积分数和氢占比(H2与CO的体积比)最优,分别为38.90%和1.23;CaO-焦炭体系可以明显提高DS热解液相产物质量分数,当CaO、焦炭和DS质量比为0.50∶0.50∶1.00时,热解液相产物的质量分数达到最大值50.17%。研究结果为剩余污泥的资源化利用提供数据支持。

催化剂添加量对污泥快速热解特性研究

针对干化污泥催化剂注入难、活性低的问题,采用温和条件下机械化学预处理方法实现CaO催化剂的活化和掺入,寻找最佳剂料比,使污泥在热解过程中产生更多高品质热解气。结果表明:CaO作为催化剂,可改变CO_2和H_2的演化特征,增加污泥热解气体产率,当CaO和干污泥质量比为10:10时,污泥热解产气效果最佳。