食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解研究.pdf

1、隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，食用菌培養(yǎng)基廢棄物問題日益突出，如何有效地利用食用菌培養(yǎng)基廢棄物資源，近年來受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注和重視。目前食用菌培養(yǎng)基廢棄物的利用主要集中于燃料、農(nóng)作物基肥、飼料添加劑等，通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為燃?xì)?、生物油、生物炭等研究甚少。本文提出了利用食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解生成燃?xì)?，目的在于開發(fā)食用菌培養(yǎng)基廢棄物資源，開辟一條食用菌培養(yǎng)基廢棄物利用的新途徑，使食用菌生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“資源—生產(chǎn)—消費(fèi)—再生資源”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)

2、模式。本文首先對食用菌培養(yǎng)基廢棄物進(jìn)行熱解動(dòng)力學(xué)研究，然后在此基礎(chǔ)上，在固定床反應(yīng)器中系統(tǒng)的研究了食用菌培養(yǎng)基廢棄物的熱解情況，考察了反應(yīng)溫度、粒徑、催化劑對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應(yīng)的影響，并對氣體、液體、固體產(chǎn)物進(jìn)行了分析。同時(shí)采用CDS5200型裂解儀-氣相色譜儀-質(zhì)譜儀（Py-GC/MS）聯(lián)用分析技術(shù)，研究裂解溫度和時(shí)間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物裂解產(chǎn)物組成及其含量的影響，并通過GC-MS在線分析裂解的液相產(chǎn)物。主要研究內(nèi)容和成果如下

3、:
　　(1)利用熱重分析儀對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，研究表明:隨著升溫速率的提高，熱解反應(yīng)速率明顯加快，最大熱解速率增大，其對應(yīng)的溫度也向高溫區(qū)偏移，升溫速率在10、20、30℃/min時(shí)，最大質(zhì)量損失速率處的溫度分別為333.0℃、344.5℃、352.8℃，對應(yīng)的最大失重率分別為64.19％、65.82％、62.24％。隨著粒徑的不斷增大，熱解最大質(zhì)量損失速率處的溫度不斷提高，粒徑分別為0.15～0.30

4、 mm、0.30～0.80 mm和0.8～1.25 mm時(shí)，最大質(zhì)量損失速率處的溫度為344.5℃、349.1℃和349.2℃。添加催化劑之后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的活化能相比無催化劑條件下有大幅度降低，添加10wt.％ K2CO3催化劑活化能相比10wt.％ CaO降低的幅度更大，說明K2CO3催化劑相比CaO催化劑更有利于食用菌培養(yǎng)基廢棄物的熱解反應(yīng)。
　　(2)在固定床反應(yīng)器中，研究了研究溫度、粒徑、停留時(shí)間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物產(chǎn)物的影

5、響，結(jié)果顯示:升高溫度、適當(dāng)降低原料粒徑、適當(dāng)延長停留時(shí)間有利于提高燃?xì)猱a(chǎn)量。隨著溫度的升高，CO含量減少，CO2含量增多，H2含量先增加后減少，而CH4含量先減少后增加，其他氣體由于組分較少，變化不明顯。通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn)提高溫度焦油中物質(zhì)種類出現(xiàn)大幅度下降，不帶支鏈的多苯環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)比如苯、萘、苊、菲、熒葸和芘等的總比例顯著增加。
　　(3)在固定床反應(yīng)器中，研究不同類別催化劑如CaO、K2CO3、ZnCl2對食用菌培養(yǎng)基廢

6、棄物熱解產(chǎn)物的影響。研究結(jié)果表明:加入不同種類催化劑后，熱解氣體組成變化較大，其中H2的含量（體積分?jǐn)?shù)）顯著增加，而CO2的含量明顯下降;添加CaO催化劑，H2的含量比無催化劑條件下增加了64.72％;當(dāng)K2CO3催化劑加入量為20％時(shí)，H2含量為22.25％;ZnCl2能有效提高CH4和C2H4的含量，分別提高了9.67％和40.54％。催化劑的加入可以使焦油組成變簡單，含量變低。當(dāng)停留時(shí)間為23.015 min時(shí)，高附加值產(chǎn)物2，6

7、-二叔丁基-4-甲基苯酚含量在30～60％。
　　(4)利用Py-GC/MS方法對食用菌培養(yǎng)基廢棄物進(jìn)行熱裂解實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裂解時(shí)間為10 s，熱解溫度低于500℃時(shí)，隨著裂解溫度的升高，熱解產(chǎn)物種類和產(chǎn)率都相應(yīng)增加;當(dāng)溫度高于500℃時(shí)，熱解產(chǎn)物種類基本保持穩(wěn)定，僅產(chǎn)物產(chǎn)率有所變化;當(dāng)裂解溫度達(dá)到600℃時(shí)，高附加值產(chǎn)物收率最大，其中苯酚為4.42％、2，3-二氫苯并呋喃為11.67％、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚為8.5