中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 李龙泰华中科技大学 2021年硕士导师: 刘石明共132页

摘要 : 由于人类的活动，大气中二氧化碳（CO2）浓度逐年增加，引发了一系列全球气候及环境问题。采用CO2作为碳源，通过CO2催化加氢的方式，不仅可以减少温室气体的排放，还可以将CO2转化为高附加值的化学产品，具有重要的战略意义。甲醇在CO2加氢的众多产物... 展开由于人类的活动，大气中二氧化碳（CO2）浓度逐年增加，引发了一系列全球气候及环境问题。采用CO2作为碳源，通过CO2催化加氢的方式，不仅可以减少温室气体的排放，还可以将CO2转化为高附加值的化学产品，具有重要的战略意义。甲醇在CO2加氢的众多产物中具有独特的优势，但由于CO2加氢制甲醇的反应热力学限制，需要开发高效的催化剂。本文对In2O3催化剂进行改进和优化，向In2O3体系中引入Co元素，合成了InxCo1-xOy催化剂用于CO2加氢制甲醇。探究了该催化剂体系在反应过程中的结构改变，探讨了反应物以及反应中间物种在催化剂表面的催化行为，提出了CO2加氢在InxCo1-xOy催化剂上的反应路径以及加氢机理，最后对InxCo1-xOy催化剂体系的合成方法进行了探索。研究内容及成果如下：（1）采用Na2CO3为沉淀剂制备了In2O3催化剂用于CO2加氢制甲醇。与用其他方法制备的In2O3催化剂（水热/溶剂热法、以氨水作沉淀剂的沉淀法等）相比，以Na2CO3作为沉淀剂制备出的In2O3活性较差，虽然甲醇选择性与文献报道的相当，但其CO2转化率较低。（2）通过共沉淀法合成了不同In/Co摩尔比的InxCo1-xOy催化剂，观察到CO2加氢在Co3O4和InxCo1-xOy催化剂上有明显的产物选择性转变；在Co3O4上CO2加氢的主要产物为CH4，而在InxCo1-xOy催化剂上则主要生成CH3OH。优化后的催化剂（In0.2Co0.8Oy）（9.7mmol·gcat-1h-1）的甲醇收率是纯In2O3（2.2mmol·gcat-1h-1）的5倍（反应条件P=4.0MPa,T=300℃,GHSV=24000cm3STPgcat-1h-1,H2:CO2=3:1）。进一步详细研究并阐述了可能的反应机理：在还原性气氛下，InxCo1-xOy发生重构并生成了表面富In2O3的核壳状结构，极大地提高了CO2和含碳中间物种的吸附能力。Co3O4和InxCo1-xOy产物选择性的差异是源于其对CO2吸附能力和对*HCOO等含碳中间物种的稳定性不同。CO2及其衍生的含碳中间物种在InxCo1-xOy上的吸附能力比在Co3O4上强得多，造成了较合适的表面C/H比，从而使*CH3O能够脱附为CH3OH，而不是过度加氢为CH4。CO2在Co3O4和InxCo1-xOy催化剂上的加氢都遵循甲酸盐路径。CO2首先加氢为甲酸盐（*HCOO），随后加氢为甲氧基（*CH3O）；然后在Co3O4催化剂上，*CH3O会过度加氢为CH4，而在InxCo1-xOy催化剂上，*CH3O则会脱附生成CH3OH。（3）尝试了另一种InxCo1-xOy催化剂的合成方法，采用水热合成的方式，以层状复合氢氧化物（LDHs）[Co1-x2+Inx3+(OH)2]x+[Ax/n]n-作为前驱体合成了不同In/Co摩尔比的InxCo1-xOy催化剂。以LDHs为前驱体的催化剂可以有效抑制副产物CH4的生成，提高甲醇选择性，即使在低空速或高温下，CH4选择性仍不超过1%。收起

关键词 : 二氧化碳加氢制甲醇氧化铟催化剂核壳结构催化性能

2. 磁场强化餐厨垃圾厌氧消化性能研究

[学位论文] 黄蕾华中科技大学 2022年硕士导师: 刘石明共121页

摘要 : 随着我国零废物城市化和垃圾分类项目的实施，大量餐厨垃圾开始集中出现，迫切需要合适、高效的处理技术对其进行处理处置。厌氧消化技术因其能够回收清洁能源、碳排放低、适合大规模处理等优点而备受关注，但是该技术存在产气效率低，周期长，稳定性... 展开随着我国零废物城市化和垃圾分类项目的实施，大量餐厨垃圾开始集中出现，迫切需要合适、高效的处理技术对其进行处理处置。厌氧消化技术因其能够回收清洁能源、碳排放低、适合大规模处理等优点而备受关注，但是该技术存在产气效率低，周期长，稳定性差等问题。本文通过添加磁性铁即铁粉（零价铁）、磁粉（四氧化三铁）与外加静态磁场联合等方式有效提高了餐厨垃圾厌氧消化中甲烷产量和系统的稳定性。主要结论如下：（1）探究了不同运行条件对序批湿式和半连续干式厌氧消化的影响。在序批湿式厌氧消化过程中，中温条件下，料泥比（Food/Inoculation，F/I）为1（VS）时，甲烷产率较高，系统稳定性较强；高温条件下，F/I=1.5（VS）时，产气速率更快。在半连续干式厌氧消化研究中发现高温系统相较于中温系统能够承受更高的有机负荷，产气稳定且容积产气率高，当固体停留时间为20天，有机负荷为12.13gVS/L/d时产气效果最佳，但连续消化存在丙酸和氨氮积累问题，会影响系统稳定性。（2）探究了磁性铁、静态磁场及其联合作用对厌氧消化中温序批湿式的影响。F/I=1.5（VS）时系统发生酸化，添加5g/L铁粉时，沼气产量提升29.35%，甲烷产量提升41.01%；添加10g/L磁粉时，沼气产量提升32.53%，甲烷产量提升29.73%；双磁源形成的整体磁场，甲烷产量提升15.94%。正常系统即F/I=1（VS）时，5g/L铁粉和磁场联合后，其甲烷产量较空白组、单独铁粉组、单独磁场组分别提高了31.21%、15.14%、9.77%。铁粉与磁场联合时，铁粉利用率提升，甲烷转换效率高，两者结合发挥协同作用促进系统厌氧消化过程。10g/L磁粉和磁场联合后，其甲烷产量较单独磁粉组降低了6.83%。（3）磁性铁、静态磁场及其联合作用通过对微生物的作用而影响系统性能。铁粉、磁粉均能有效促进胞外聚合物的分泌，影响种间电子转移从而提高产气速率与效率，但是过多胞外聚合物会影响传质，从而导致物质分解不彻底而降低产甲烷效率。铁粉主要通过富集Methanobacterium和Methanospirillum等氢营养型产甲烷菌进行种间氢传递，而磁粉主要通过共营养型细菌Syntrophomonas和产甲烷菌Methanospirillum、Methanosarcina结合促进直接种间电子传递。静态磁场会降低微生物的多样性和丰富度而影响系统稳定性，但提高了产甲烷菌活性并促进生成导电菌毛e-pili进行直接种间电子转移，增强了系统消化能力。铁粉联合静态磁场能够增强氢营养型产甲烷途径，提高系统的稳定性，有效结合两者的强化作用。磁粉和磁场联合可能导致污泥絮凝与磁粉聚集，从而降低磁粉的促进作用。收起

关键词 : 餐厨垃圾厌氧消化磁性铁静态磁场微生物群落分析

3. 高效脱氮除磷复合菌剂的构建及其修复黑臭水体的研究

[学位论文] 宋雪莲华中科技大学 2020年硕士导师: 刘石明共100页

摘要 : 黑臭水体在我国分布广泛，近些年来，政府对黑臭水体治理高度重视，黑臭水体修复技术成为当前研究的热点。本文从不同环境中筛选出高效脱氮除磷菌株，与课题组现有的一株异养硝化-好氧反硝化菌构建具有高效脱氮除磷能力的复合菌剂。探究了复合菌剂脱氮... 展开

关键词 : 复合菌剂海藻酸钠黑臭水体强化脱氮除磷

4. 零价铁耦合碱预处理强化餐厨垃圾干发酵产酸研究

[学位论文] 王雨华中科技大学 2022年硕士导师: 刘石明共96页

摘要 : 2022年3月，全国两会指出要加强固体废物的治理。目前，我国餐厨垃圾年产量已超过1.2亿吨，如何对餐厨垃圾进行处理成为垃圾分类中的难点。干式厌氧发酵技术因其高有机负荷潜力并能最大限度地回收生物质能源的显著优势已逐渐成为处理餐厨垃圾的主流技... 展开 2022年3月，全国两会指出要加强固体废物的治理。目前，我国餐厨垃圾年产量已超过1.2亿吨，如何对餐厨垃圾进行处理成为垃圾分类中的难点。干式厌氧发酵技术因其高有机负荷潜力并能最大限度地回收生物质能源的显著优势已逐渐成为处理餐厨垃圾的主流技术之一。预处理和零价铁技术大多被应用于湿式厌氧消化系统中提高甲烷的产率，而对具有较高利用价值的中间产物，如挥发性脂肪酸的影响研究相对较少。基于此，本课题研究了在含固率为20%的干式厌氧条件下，接种比、零价铁、碱预处理、零价铁耦合碱预处理技术对餐厨垃圾厌氧发酵产酸的影响。主要研究结果如下：（1）接种比、零价铁和碱预处理对餐厨垃圾干式厌氧发酵产酸均有显著影响。挥发性脂肪酸产量随接种比的增大先升高后降低，最佳接种比为4。但接种比对于挥发性脂肪酸组分无明显影响，均以乙酸和丁酸为主，其中乙酸浓度占总酸的40%左右。零价铁的添加对餐厨垃圾厌氧发酵产酸有一定的促进作用，添加量为8g/L时，挥发性脂肪酸总量是空白对照组的1.43倍，乙酸浓度最高可达到7392mg/L。碱预处理pH值会影响餐厨垃圾厌氧发酵过程中乙酸的浓度，pH=11时，发酵液中乙酸浓度和占比最大，分别为6002mg/L、55.73%。（2）零价铁耦合碱预处理能进一步提高挥发性脂肪酸中乙酸的产量。最佳耦合条件为碱预处理pH=11，铁粉投加量8g/L。此条件下，挥发性脂肪酸和乙酸产量在第8天分别从未处理组的9979mg/L、4599mg/L提高到13526mg/L、8883mg/L，乙酸占比从46.09%提升到65.67%。分析发现，碱预处理能破坏底物结构，增加溶解性有机物的浓度；而零价铁的析氢效应使系统pH维持在5.0~5.5之间，促进蛋白质等可溶性物质水解发酵产酸。两种处理方式耦合具有较好的协同效应，显著提高了餐厨垃圾干发酵过程中挥发性脂肪酸，特别是乙酸的产量。（3）采用高通量测序对细菌群落进行分析，发现零价铁耦合碱预处理降低了系统内细菌群落复杂度，有利于Firmicutes富集，其相对丰度达到90%以上，促进了多糖、蛋白质的降解转化，提高了挥发性脂肪酸和乙酸的产量。另外，零价铁的添加也有利于Proteobacteria的生长，促进丙酸等C2+的有机酸向乙酸转化。收起

关键词 : 餐厨垃圾干式厌氧发酵挥发性脂肪酸碱预处理零价铁

5. 废机油热解制柴油的亲油性催化剂制备及其性能研究

[学位论文] 朱阁华中科技大学 2019年硕士导师: 刘石明共85页

摘要 : 随着交通运输、机械加工等行业的迅猛发展，作为一种危险废弃物，废机油的环境污染问题日益凸显，其处理处置已经成为了必须关注的重点环境问题之一。与此同时，交通运输业对柴油和汽油的需求也日益扩大。因此开展废机油热解制备高品质柴油，在实现废... 展开随着交通运输、机械加工等行业的迅猛发展，作为一种危险废弃物，废机油的环境污染问题日益凸显，其处理处置已经成为了必须关注的重点环境问题之一。与此同时，交通运输业对柴油和汽油的需求也日益扩大。因此开展废机油热解制备高品质柴油，在实现废机油资源化利用的同时，可以缓解我国石油资源的紧缺现状，成为了一个具有环保和经济双重价值的重要研究方向。论文针对废机油的疏水特性，创新性的提出了催化剂的亲油性改性思路，开展了亲油性CeO2/Al2O3催化剂的制备及其催化热解废机油制备高品质柴油的实验研究。主要研究内容及结论如下：（1）采用溶胶凝胶法制备NiO/Al2O3、NiO/SiO2、CeO2/Al2O3和CeO2/SiO2四种催化剂，通过热重分析和热解实验，以热解油产率为依据对废机油热解催化剂进行了筛选，得出催化剂对热解油产率大小的影响具有如下顺序：CeO2/Al2O3＞ NiO/SiO2＞CeO2/SiO2＞ NiO/Al2O3。综合热重分析和热解实验结果，筛选出CeO2/Al2O3作为废机油催化热解制柴油的催化剂。（2）以 CeO2/Al2O3为废机油热解催化剂，研究了 CeO2负载量、催化剂投加量、反应时间和反应温度四个影响因素对废机油催化热解反应的影响。发现CeO2负载量为25wt.%，投加量为1.8g/30.0g废机油，反应时间为60min，反应温度为330℃时，热解油产率达到最大值85.33%。油品分析结果表明，使用25wt.% CeO2/Al2O3催化热解得到的热解油凝点都维持在-10℃左右，十六烷值指数范围为31.28~37.30，碳原子数范围为6~26，密度范围为0.876~0.889g/cm3。除凝点外，与轻柴油（国Ⅵ标准）还有一定差距。（3）采用十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和钛酸酯偶联剂对25wt.% CeO2/Al2O3催化剂进行亲油性改性。以亲油化度最大（69.7%）的改性催化剂研究其催化热解废机油的效果，通过单因素实验和正交实验研究，发现在改性催化剂投加量为1.8g/30.0g废机油，反应时间为50min，反应温度为340℃时，热解油产率达到最大值92.33%。（4）使用改性催化剂催化热解废机油制备的热解油，其凝点降低到-15℃左右，密度降低到0.824~0.836g/cm3，十六烷值指数提高到55.82~61.37。上述指标均达到了-10#轻柴油（国Ⅵ标准）规定的范围。综上所述，从实验测定的指标来看，采用亲油性改性的25wt.%CeO2/Al2O3催化剂，成功利用废机油制备出了满足国Ⅵ标准的-10#轻柴油，其产率达到了92.33%。收起

关键词 : 废机油热解催化剂亲油性改性柴油产率

6. 天然矿物类吸附剂的复合改性及脱氮除磷性能研究

[学位论文] 武雪梅华中科技大学 2019年硕士导师: 刘石明共80页

摘要 : 氮、磷元素含量过高是水质恶化的关键。生产生活中大量含氮和磷废水的排放不仅造成严重污染，也对人类的健康生活及可持续发展带来巨大威胁。天然矿物材料来源丰富，具有独特的晶体结构、较大的比表面积、良好的离子交换和吸附性能，对水体中氮、磷污... 展开氮、磷元素含量过高是水质恶化的关键。生产生活中大量含氮和磷废水的排放不仅造成严重污染，也对人类的健康生活及可持续发展带来巨大威胁。天然矿物材料来源丰富，具有独特的晶体结构、较大的比表面积、良好的离子交换和吸附性能，对水体中氮、磷污染物有一定的去除效果，但吸附量较小限制了其在水污染治理中的应用。本文以自然界中广泛存在的天然矿物材料为研究对象，通过热改性和热/化学复合改性增强其对模拟废水的脱氮除磷效果。主要研究内容与结果如下：（1）通过研究绿沸石、高岭石、蒙脱石、石英砂、火山石、麦饭石和斜发沸石七种天然矿物材料的氮、磷释放量及对模拟废水中氮、磷的吸附效果，筛选出绿沸石和高岭石分别作为去除氨氮和总磷的最佳吸附原料。（2）天然绿沸石对NH4+的吸附具有快速吸附、缓慢平衡的特点，拟合结果符合准二级动力学模型，与Langmuir等温吸附模型拟合度较高，最大吸附量为1.32mg/g。而天然高岭石对PO43-的吸附则符合准二级动力学模型，且用Freundlich等温吸附模型拟合效果较好，最大吸附量为0.24mg/g，这表明天然高岭石对PO43-是化学吸附且吸附反应容易进行。（3）热改性具有去除层间杂质、疏通孔道和增大比表面积及孔径的作用。天然绿沸石在200℃热改性4h后，对氨氮的吸附量为1.98mg/g。天然高岭石在400℃热改性1h后，对PO43-的吸附量达0.63mg/g。（4）采用氯化钠、柠檬酸钠对绿沸石复合改性的结果表明：柠檬酸钠复合改性效果较氯化钠改性的效果好，对氨氮的吸附量达2.50mg/g。采用氯化铝、氯化铁对天然高岭石复合改性结果表明：氯化铁的改性效果较差，而在浓度为0.05mol/l的氯化铝复合改性后，高岭石对磷酸根离子的吸附量达0.76mg/g。收起

关键词 : 绿沸石高岭石复合改性脱氮除磷

7. 生物质流化床的水蒸汽气化实验研究

[学位论文] 杨琳华中科技大学 2014年硕士导师: 刘石明共80页

摘要 : 随着世界工业化进程的快速发展，人类对优质能源的需求也越来越强烈。目前，在能源危机和环境污染日益严重的情况下，世界各国都在积极寻求能够提高能源效率的新的绿色可再生能源。作为最广泛的可再生资源，生物质因其对化石燃料的低依赖性和温室气体... 展开随着世界工业化进程的快速发展，人类对优质能源的需求也越来越强烈。目前，在能源危机和环境污染日益严重的情况下，世界各国都在积极寻求能够提高能源效率的新的绿色可再生能源。作为最广泛的可再生资源，生物质因其对化石燃料的低依赖性和温室气体的低排放性，已经成为各国研究的热点。生物质气化技术是有效利用生物质的途径之一，而采用水蒸汽作为气化剂可以大幅度的提高产气中H2的含量，得到高热值燃气。本课题以生物质锯末为原料，在流化床反应器中对生物质流化床水蒸汽气化特性进行了探索研究，主要研究内容和结论如下：（1）对实验室现有的流化床进行改进，采用自主改进的螺旋进料器，通过调节电机转速从而带动绞龙的旋转速率而达到控制进料量，随着电机转速的增加，进料量呈线性增加；采用全自动电热蒸气发生器供给水蒸汽，通过调节水蒸汽压力控制不同水蒸汽流量。（2）在自制的流化床装置上进行水蒸汽气化实验，分别研究了反应温度、水蒸汽流量和颗粒粒径对气体产率、气体组分和合成气组分的影响。结果表明：随着温度的升高，气体产率由0.76L/g增加至1.19L/g，H2含量增加，H2/CO由1.05增至1.87，另外残炭颗粒的表面逐渐熔化，挥发分析出，造成表面较大的孔洞；水蒸汽流量对生物质水蒸汽气化反应也有重要的影响，蒸气流量由10g/min升高至25g/min，气体产率由0.76L/g到1.72L/g，合成气含量及H2/CO比值增加；颗粒粒径相比温度及水蒸汽流量对气化结果影响不大。利用Fluent软件对生物质流化床水蒸汽气化进行了模拟，结果发现与实验的变化趋势相似。（3）采用TG-DTA分析添加钙基催化剂CaO/Ca12Al14O33情况下与没有添加催化剂情况下生物质的失重特性，结果表明钙基催化剂的加入有助于促进挥发分的析出，能够促进生物质热解过程中焦油的裂解。考察了添加钙基催化剂对气化结果的影响，结果表明：催化剂量的增加，使得气体产率、合成气含量增加，但是当Ca/C大于1时，气体产率开始减小；在添加钙基催化剂条件下，温度的升高、水蒸汽流量的增加，气体产率及合成气品质都得到提高，气化效果较未添加催化剂效果好；最后比较钙基催化剂与其他几种催化剂性能区别，相同条件下，钙基催化剂CaO/Ca12Al14O33的催化效果明显优于CaO和焦炭。（4）采用热重法分析了生物质水蒸汽气氛下的热失重行为，发现生物质的热失重过程主要分为挥发分析出阶段和半焦气化阶段；采用Coats-Redfern积分法对两阶段进行动力学参数求解，结果表明挥发分析出阶段由一级动力学反应模型描述，对应的活化能为88.448kJ/mol；半焦气化阶段由扩散反应控制一维扩散模型描述，对应的活化能为41.372kJ/mol。收起

关键词 : 生物质流化床反应器水蒸汽气化特性

8. 城市污泥/松树锯末活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附研究

[学位论文] 吴豪华中科技大学 2016年硕士导师: 刘石明共78页

摘要 : 近年来，水处理过程中的活性污泥产量逐年增加，污泥资源化利用也得到了越来越多的重视。论文通过热解技术，将污泥转化为活性炭材料，用来净化水中的污染物Cr(Ⅵ)，达到以废治废的目的，符合可持续发展的要求，具有较大的环境效益和经济价值。 ... 展开近年来，水处理过程中的活性污泥产量逐年增加，污泥资源化利用也得到了越来越多的重视。论文通过热解技术，将污泥转化为活性炭材料，用来净化水中的污染物Cr(Ⅵ)，达到以废治废的目的，符合可持续发展的要求，具有较大的环境效益和经济价值。首先，选择武汉城市污水处理厂污泥和松树锯末做原材料，以ZnCl2作为活化剂，在石英管中热解后得到活性炭。采用单因素试验、正交试验，以碘吸附值作为评价指标，分析混合比例、固固比、碳化温度、碳化时间等对活性炭碘吸附值的影响。实验结果表明，在锯末/污泥混合比例2:1、固固比1:0.7、碳化温度750℃以及碳化时间60min的条件下，制备得到的活性炭碘吸附值达到641mg/g。通过极差分析和方差分析，得到四个因素对实验结果的影响程度大小为：混合比例>碳化温度>碳化时间>固固比。然后，采用热重分析、BET-N2吸附、FTIR、扫描电镜等分析测试手段，对最佳条件下制备得到的活性炭的性能进行表征。添加氯化锌的污泥/锯末样品热解过程分为水分析出、挥发分析出、活化反应三个阶段。ZnCl2渗透到污泥/锯末样品的内部，然后通过溶解、润胀作用形成孔隙结构。对Z-AC-750活性炭进行FTIR分析表明活性炭表面含有羟基、羰基、酚醚键等含氧官能团。Z-AC-750活性炭的比表面积为446m2/g，中孔孔体积为0.735 cm3/g，平均孔径为6.587nm，微孔孔体积为0.1967 cm3/g，微孔平均孔径为1.2963 nm。SEM结果表明Z-AC-750活性炭拥有较多的孔道结构。在此基础上，以碘值最佳活性炭对Cr(Ⅵ)的进行吸附特性实验研究，探索了溶液pH值、活性炭投加量、吸附时间、初始浓度以及温度对Cr(Ⅵ)吸附去除效果的影响。结果表明，活性炭对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附效果。吸附动力学结果表明，准二级动力学模型可以用来描述Z-AC-750活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附行为，其各个环节对整个吸附过程均有影响。利用Langmuir吸附等温线拟合得到的饱和吸附量是107.5mg/g。收起

关键词 : 活性炭城市污泥松树锯末制备工艺铬污染吸附性能

9. 生物质流化床的设计与热解制取生物油的研究

[学位论文] 徐珊华中科技大学 2013年硕士导师: 刘石明共76页

摘要 : 在能源危机和环境污染日益加深的背景下,开展生物质热解液化技术的研究,对生物油的高品位利用、缓解能源短缺和改善生态环境具有重大意义。因此本课题进行了生物质热解液化流化床反应器的设计,并开展了一系列的实验研究。主要研究内容及成果如下: ... 展开在能源危机和环境污染日益加深的背景下,开展生物质热解液化技术的研究,对生物油的高品位利用、缓解能源短缺和改善生态环境具有重大意义。因此本课题进行了生物质热解液化流化床反应器的设计,并开展了一系列的实验研究。主要研究内容及成果如下: 首先,通过对国内外现有生物质热解液化装置进行分析比较和归纳总结,得出流化床反应器是比较理想的反应器。根据流化床反应器设计的设计原则和计算公式,自行研制出一套内径为76mm、高为1000mm的生物质热解液化流化床实验装置,其主要组成部分如下: (1)在现有二级螺旋进料器的基础上,在料斗中通入氮气施加微压保证了进料的连续性; (2)采用弯管预分布器和小孔以正三角形排列的密孔型布风板作为进气装置; (3)气-固分离装置由内径分别为80mm和40mm的二级旋风除尘器串联组成; (4)冷凝采用二级玻璃冷凝管通水冷却。其次,采用降速法,在内径为76mm、高为1000mm的有机玻璃管内进行一系列的流化床冷态实验研究,考察物料粒径、石英砂粒径、布风板开孔率及石英砂质量比四个因素对蓝藻、松木与石英砂的流化特性的影响,分别得出蓝藻、松木和石英砂流化质量最佳的实验组合,为热态实验所需的参数提供了实验依据。最后,在冷态实验的基础上,以松木和蓝藻为原料,考察不同温度对热解液化产物产率及成分的影响,结果表明: (1)本文设计研制的流化床反应器能够用于生物质的快速热解液化,且能够得到较高的产油率。 (2)随着温度的升高,松木和蓝藻的产气率逐渐增加,产炭率逐渐降低,产油率先增加后减小。当热解温度为500℃时,木屑和蓝藻的产油率均达到最大值,分别为45.2%和50.4%。 (3)松木和蓝藻热解产物成分差别明显:松木生物油中酸类、酯类和苯酚类等化合物含量较高,而蓝藻生物油中含氮化合物和酮类化合物含量较高。收起

关键词 : 生物油流化床降速法热解液化生物质产物成分

10. 微波辅助玉米芯的稀酸水解研究

[学位论文] 胡耀波华中科技大学 2018年硕士导师: 刘石明共75页

摘要 : 因玉米芯中含有大量的半纤维素，其水解产生的木糖可以被广泛应用于生产生活中，将玉米芯水解制备低聚木糖具有重要意义。既充分利用了生物质资源，又为健康新能源的产生提供了可靠的途径。本文以玉米芯为原料，利用响应面优化法在微波稀硫酸作用下探... 展开因玉米芯中含有大量的半纤维素，其水解产生的木糖可以被广泛应用于生产生活中，将玉米芯水解制备低聚木糖具有重要意义。既充分利用了生物质资源，又为健康新能源的产生提供了可靠的途径。本文以玉米芯为原料，利用响应面优化法在微波稀硫酸作用下探索玉米芯水解产生还原糖的最优工艺，在玉米芯水解研究之前先对玉米芯中发生水解的单一组分进行了水解研究，并利用正交实验寻找最优水解效率，最后比较玉米芯水解与单一组分水解的差异性。本文主要研究内容及结论如下：（1）对影响半纤维素水解的因子进行单因素实验分析，研究半纤维素水解规律并选定各单因素的水平值，设计正交实验L9(34)，对实验结果进行极差分析和方差分析，在反应时间10min，硫酸浓度3%，微波功率350W，可得到最优的还原糖产率为93.68%。通过FTIR和XRD表征分析半纤维素结构水解前后的变化规律，并结合水解效率可知半纤维素在稀酸中较易水解。（2）对影响纤维素水解的单因素进行水解实验并探索其水解规律，选取较合适的单因素水平值，设计正交实验L9(34)，对实验结果进行极差分析和方差分析得出最优水解条件为：硫酸浓度7%，微波反应时间25min，微波功率350W，此时纤维素水解产生还原糖的产率为10.65%。通过FTIR和XRD表征分析纤维素及其水解残渣结构变化，可知纤维素在本实验条件下水解效果不佳。（3）在玉米芯的单因素水解试验中，选择较合适的因素范围，利用响应面法对玉米芯进行四因素三水平的水解条件优化。根据模型拟合建立一元二次回归方程，方程R2=0.9737，模型可靠。实验探索出水解最优工艺为：微波反应时间12min，微波功率356.27W，液固比9.7g/ml，酸浓度3.55%，可以得到最优的还原糖产率为29.17%，实验进行验证可得水解产率28.87%，与最优值相差不超过5%。利用Saeman模型对玉米芯水解动力学拟合，玉米芯水解过程中，还原糖先累积较快，后还原糖的生成和降解达到一个平衡。借助HPLC对玉米芯水解液分析发现，水解产物单糖主要为木糖和葡萄糖。（4）比较玉米芯的水解和单一组分的水解发现，玉米芯的实际水解产率比单一组分加起来理论值要小，说明玉米芯中纤维素和半纤维素的相互镶嵌结构影响半纤维素的完全水解，如将玉米芯中半纤维素进行分离，半纤维素水解产率可被提高。收起

关键词 : 低聚木糖玉米芯稀酸水解微波辅助