脱墨污泥热解气化特性研究.pdf

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1、PaperScience&Technology2012Vo1．31No．3脱墨污泥热解气化特性研究木夏海渊袁洪友，王贵金周肇秋苏德仁’。杨卿，阴秀丽，(1．中国科学院广州能源研究所，广东广州510640；2．中国科学院研究生院，北京100049；3．中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，广东广州510640)摘要：采用XRD、SEM、FTIR等测试手段对脱墨污泥的物相、形态及结构进行了表征。在CO，气氛下，利用TG—FTIR联用技术研究了脱墨污泥的热解气化特性。研究结果表明：脱墨污泥含有碳酸钙、高岭土、油墨及短纤维素纤维；脱墨污泥的热解气化过程可以分为3个阶段，即水分析出阶段、有机

2、物分解和高岭土失水阶段以及矿物质分解和残炭气化阶段；温度在345oC左右产生CO和羟基物质，483oC左右产生cH和甲氧基化合物，800~C左右产生大量CO；热解气化产物还有酮、羧酸、烯烃、芳香族化合物、烷烃、酯、醇、苯及苯的衍生物等。关键词：脱墨污泥；热解气化；TG—FTIR中图分类号：TS79文献标识码：A文章编号：1671—4571(2012)03-0088-05近二十多年来，我国高度重视废纸资源的利用，1实验部分废纸的回收利用率逐年增长。据统计¨，2010年全国废纸浆消耗总量为5305万t，占纸浆消耗总量1．1实验原料63％，较上一年增长6．16％。废纸浆在脱墨过程中本实验所用脱墨

3、污泥原料取自广州某造纸厂，产生的脱墨污泥数量巨大，据调查统计，其平均污泥样品含水率为48．19％，干燥后降至2．65％，进产生量占脱墨浆量的29．2％。如何经济合理地处行电感耦合等离子体发射实验(ICP)、元素分析、工理和利用脱墨污泥成了人们极为关心的问题。脱墨业分析、灰熔点及纤维含量测定和热值分析，表1为污泥中含有大量的有机物和无机矿物质，其中的有分析结果。表1脱墨污泥的基础物性分析机物可以转化为能源加以利用，无机矿物质也可以caSiNaCUZnPb资源化利用。热解气化技术是一种新型的脱墨污泥ICP分析122308．097323．661904．02257．29109．2728．12热处理

4、工艺，它不但可以实现脱墨污泥的减量／mg·kgAlFeMgTiKCr化，而且还能对其中的能量和资源进行综合利用。l3663．06l914．041480．04l57．2490．5217．42近年来，相关学者对脱墨污泥的热解特性进行元素分析CHNS了研究。，但针对脱墨污泥热解气化过程中气体／％wt24．792．450．050．01产物的释放特性的研究鲜有报道。全面研究脱墨污工业分析灰分挥发分固定碳泥的热解气化特性对其综合利用具有重要的理论指／％wt49．8945．561．90导意义。灰熔点变形温度软化温度半球温度流动温度本文通过x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)／℃12801320137

5、51420及红外分析(FTIR)对脱墨污泥进行物相分析、形态纤维含量．35．13／％wt描述及结构表征，并采用热重红外联用技术(TG—高位热值FTIR)对脱墨污泥进行热解气化的实验研究，主要8．089／MJ·kg～对脱墨污泥热解气化过程中失重特性及气体产物的释放特性进行在线分析，分析气体产物的释放规律。作者简介：夏海渊，男，硕士研究生，主要从事脱墨污泥热解气化方面的研究。通讯作者：阴秀丽，女，研究员，博士生导师，主要从事生物质热化学转化研究。基金项目：国家科技支撑计划(2011BAD22B06)资助项目；国家自然科学基金(51176194)资助项目。88《造纸科学与技术》2012年第31卷

6、第3期1．2XRD及SEM分析12000采用荷兰Panalytical公司X’PertProMPD型X10000射线衍射仪对脱墨污泥进行物相分析。衍射仪x撼8000光管最大功率2．2kW(cu靶)，管压／管流为60麟6I)0okV／55mA，扫描范围20=5．004～79．730。，采样间4000隔0．017。。采用荷兰FEI电子光学有限公司的ES-2o00EMXL一30型扫描电镜对脱墨污泥的相貌进行观测。点分辨率2．5nm，放大倍数25—3O万倍。01．3红外分析实验010203040506070809020／。采用傅立叶变换红外光谱仪TENSOR27对脱墨污泥做溴化钾压片分析，进行化合

7、物分子结构解图1脱墨污泥的XRD图谱析。1．4热重红外联用分析实验脱墨污泥的热解气化过程中气体产物的动态释放特性采用同步热分析一红外光谱联用仪进行分析，型号为STA449F3Jupiter—TENSOR27，FTIR与TGA直接相连。热重分析(TGA)的样品(约20mg)升温速率为20c【=／min，终温为900~C。热解气化过程中所产生的气体产物直接进入FTIR进行红外扫描，CO流量为80mL／min。2实验结果与分析