棉漿黑液的水熱碳化法制備水熱焦碳及堿回收性能.pdf

1、本文以棉短絨堿法制漿黑液為原料，對其物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。并利用水熱碳化技術(shù)處理棉漿黑液，探討了棉漿黑液水熱碳化法制備水熱焦碳及堿回收的可行性。并進(jìn)一步分析了棉漿黑液固形物的熱解特性，以期可把棉漿黑液作為一種資源，為其在熱轉(zhuǎn)化技術(shù)中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
　　首先本文對黑液的化學(xué)成分，包括固形物、無機(jī)物、有機(jī)物、木素、總糖、有效堿、總堿（以NaOH計(jì)）、黑液固形物中的無機(jī)元素和有機(jī)元素，以及黑液的物理性質(zhì)，包括粘度、色度、CODC

2、r、BOD5、pH值等進(jìn)行了分析。由成分分析可知棉漿黑液中木素含量較低為4.0 g·L-1，總糖含量相對較高為9.4 g·L-1，總堿（以NaOH計(jì)）含量最高為32.6 g·L-1。由元素分析可知黑液固形物中碳元素含量較低27.4％，并得出其高位熱值（HHV）較低為11.4 MJ?Kg-1，難以直接燃燒；物理性質(zhì)分析可知，棉漿黑液顏色深、pH較高達(dá)到了13.4，且BOD5/CODCr＜0.3，生化處理較為困難。
　　其次，以CO2

3、作為酸化劑和絮凝劑，以CO2初始?jí)毫Γ?.1-1.6 MPa）和保溫溫度（200-280℃）為變量，控制保溫溫度為8h，對棉漿黑液水熱碳化反應(yīng)制備的水熱焦碳進(jìn)行得率、元素分析、工業(yè)分析、能量回收率、碳回收率、木素轉(zhuǎn)化率的分析。經(jīng)過分析可得，控制保溫溫度為240℃，保溫時(shí)間為8 h時(shí)，較優(yōu)的CO2壓力為1.4 MPa。此時(shí)所得水熱焦碳的得率為12.7%，碳元素含量為48.8%，碳回收率為21.5%，總能量回收率為31.7%，HHV為21.

4、6 MJ?Kg-1，證實(shí)了以棉漿黑液水熱碳化法制備水熱焦碳是可行的。不同溫度下所得水熱焦碳的得率、HHV、碳含量、揮發(fā)分、固定碳含量、總能量回收率、碳回收率及木素轉(zhuǎn)化率分別在12.2~15.4%、21.4~25.4 MJ?Kg-1、43.6~51.0%、38.4~52.3%、35.5~40.3%、32.4~35.4%、22.4~24.5%以及24.4~56.6%之間。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度超過260℃時(shí)，黑液的水熱炭化反應(yīng)進(jìn)程發(fā)生變化。<

5、br>　　進(jìn)一步針對棉漿黑液在不同反應(yīng)溫度下所得的產(chǎn)物性質(zhì)進(jìn)行了分析，并探討了水熱炭化液（過濾液）的堿回收可行性。不同溫度下所得水熱焦碳的紅外譜圖與黑液固形物的紅外譜圖相似程度較高，只有峰值強(qiáng)弱的相對變化；在1124 cm-1處的峰值消失，表明水熱碳化易使黑液固形物的C-O鍵斷裂；而280℃下所得水熱焦碳峰值強(qiáng)度較其他溫度下的明顯增大，證明水熱碳化溫度達(dá)到280℃時(shí)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生改變，與前面所得結(jié)論一致。水熱焦碳的熱重分析發(fā)現(xiàn)其熱穩(wěn)定性明

6、顯高于 BLS的穩(wěn)定性，但是溫度對所得水熱焦炭熱穩(wěn)定性的影響并不大。對水熱碳化液的pH值及GC-MS分析結(jié)果表明，水熱碳化液pH值的降低主要是由通入的CO2以及黑液水熱碳化過程中產(chǎn)生的小分子酸引起。不同溫度下所得水熱碳化液中總堿含量在77.9%-93.1%，接近黑液中96.8%的總堿含量，說明在黑液的水熱碳化反應(yīng)中，金屬堿主要以鹽的形式溶解于溶液中。用苛化法回收水熱碳化液中的堿，最高堿回收率可達(dá)45.2%，回收的液體堿可直接用于制漿或制