城鎮(zhèn)有機垃圾熱解生物炭理化性質(zhì)研究.pdf

1、城鎮(zhèn)有機垃圾熱解生物炭,具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu),通過熱解將城鎮(zhèn)有機垃圾中的碳源固定在生物炭中,再對生物炭進行土地處理,生物炭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,自然條件下氧化速率緩慢,整個處理系統(tǒng)可以削減城鎮(zhèn)有機垃圾這個巨大碳源向大氣的轉(zhuǎn)化速度,而且生物炭也可以對土壤理化特性進行一定的調(diào)節(jié)。論文以不同組分城鎮(zhèn)有機垃圾(紙屑、廚余、竹木、布織物、塑料以及他們間混合的不同組分)為研究對象,研究熱解條件(熱解終溫500℃、600℃、700℃、800℃)

2、對形成的生物炭理化性質(zhì)的影響,分析生物炭理化性質(zhì)與熱解條件的相關(guān)關(guān)系,以期得到孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、芳香穩(wěn)定化程度高的生物炭的熱解條件。通過實驗,得出以下的研究結(jié)論:
　?、匐S熱解終溫的升高,竹木、廚余、布織物熱解的生物炭,孔隙結(jié)構(gòu)越發(fā)達,表現(xiàn)出比表面積(800℃竹木、廚余、布織物熱解生物炭比表面積分別為430.65m2/g、82.38m2/g、361.20m2/g)、微孔體積逐漸增大(800℃竹木、廚余、布織物熱解生物炭微孔體積分別為0

3、.145cm3/g、0.025cm3/g、0.130cm3/g)和平均孔徑逐漸減小(800℃竹木、廚余、布織物平均孔徑分別為2.36nm、3.55nm、2.42nm);紙屑、塑料組分隨熱解終溫的升高,生物炭的比表面積及微孔體積出現(xiàn)先升后降的規(guī)律,紙屑在700℃孔隙結(jié)構(gòu)最為發(fā)達,比表面積(218.07m2/g)、微孔體積最大(0.085cm3/g),平均孔徑最小(2.10nm);塑料在600℃,孔隙結(jié)構(gòu)最為發(fā)達(生物炭比表面積7.68 m

4、2/g、微孔體積0.00064cm3/g、平均孔徑8.10nm)。廚余、塑料單組份的生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)不如竹木、布織物、和紙屑的好,尤其是塑料,比表面積要低近一個數(shù)量級;隨熱解終溫的升高,混合五組分垃圾炭的孔隙結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為越來越發(fā)達。
　?、趶N余、塑料組分對于其余組分交互影響較為明顯,這兩種組分對于其余三種組分孔隙結(jié)構(gòu)的形成影響較大;布織物、竹木、紙屑三種組分,結(jié)構(gòu)相似,在共熱解成炭的過程中,反應(yīng)較為獨立,三者之間交互影響較少。<

5、br>　?、刍旌侠?00℃時H/C最小,O/C和(N+ O)/C最大,該終溫條件下,垃圾炭芳香性最強,極性、親水性最強。
　　④廚余、布織物、塑料、紙屑、竹木單組份以及混合垃圾熱解的生物炭呈弱堿性,五種單組份中,廚余炭的pH值最高,塑料炭 pH值最低;五個單組份以及混合垃圾熱解的生物炭的pH值均隨熱解終溫升高而增加。
　?、莞鞣N單組份熱解炭中含有芳香烴基團、羥基、羧基、醚鍵等官能團,塑料炭中由于PVC中的Cl部分固定于生

6、物炭中,生物炭上也存在C-Cl基團,廚余原料中含有磷酸鹽成分,在生物炭的灰分中也存在磷酸鹽的富集,紅外譜圖中出現(xiàn)明顯 P-O鍵振動吸收峰;單組份熱解炭的芳香性隨溫度變化情況為:紙屑、布織物、廚余組分隨熱解終溫升高,生物炭芳香性逐漸增強,而竹木組分芳香性隨終溫升高,芳香性減弱,塑料炭的芳香性隨熱解終溫的升高,芳香性先增強,后減弱,混合垃圾炭的芳香性隨溫度升高呈現(xiàn)逐漸增強的現(xiàn)象;含氧官能團如羥基、羧基等,隨溫度升高逐漸消失;含有纖維素的組分