農(nóng)業(yè)廢棄物水熱轉(zhuǎn)化過程研究.pdf

1、我國是農(nóng)業(yè)大國，每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物。水熱技術(shù)作為一種新興的技術(shù)用于農(nóng)業(yè)廢棄物的處置已經(jīng)在產(chǎn)油、產(chǎn)H<,2>氣、產(chǎn)酸、制造生物肥料等領(lǐng)域有所研究，但是對其處理轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)廢棄物反應(yīng)過程的研究很少。本論文作為上海市科學技術(shù)委員會科技攻關(guān)重點項目《有機廢棄物水熱資源化》的一部分，主要研究考察以玉米稈和木屑為典型反應(yīng)物的農(nóng)業(yè)廢棄物的水熱轉(zhuǎn)化過程。 本研究利用管式反應(yīng)器對玉米稈和木屑的水熱轉(zhuǎn)化過程進行研究，采用紅外光譜、HPLC、T

2、OC、GC/MS、元素分析等儀器對反應(yīng)產(chǎn)物進行分析。考察了反應(yīng)物質(zhì)量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物粒徑、氧化劑用量、反應(yīng)管中水的體積等反應(yīng)影響因素對產(chǎn)物C分布、殘渣結(jié)構(gòu)、還原性糖產(chǎn)量、乙酸產(chǎn)量的影響。 研究表明反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、氧化劑投加量對產(chǎn)物C分布、還原性糖和乙酸的產(chǎn)量影響顯著，而反應(yīng)物質(zhì)量、加入水的體積、反應(yīng)物粒徑對產(chǎn)物C分布影響較小。反應(yīng)溫度升高能促進水熱反應(yīng)的反應(yīng)速率，促進液相中C的積累，增加反應(yīng)時間能促使固相中的C向

3、液相和氣相改變，氧化劑投加量增加會使殘渣中的C向氣相轉(zhuǎn)化，而液相中的C基本維持不變。反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、氧化劑投加量對還原性糖和乙酸的產(chǎn)量影響顯著。增加氧化劑的投加量、升高反應(yīng)溫度、增加反應(yīng)時間都能顯著提高還原性糖和乙酸的產(chǎn)量，但是氧化劑投加量超過80﹪或反應(yīng)溫度超過350℃后，還原性糖和乙酸的降解速率超過生成速率，其產(chǎn)量反而會降低。從殘渣紅外光譜和掃描電鏡觀察也可發(fā)現(xiàn)水熱反應(yīng)明顯改變了殘渣結(jié)構(gòu)。在250℃～374℃范圍內(nèi)，隨著溫度上升

4、，殘渣結(jié)構(gòu)變化明顯，固相中的-COOH、-OH、異化區(qū)β-鍵基團向液相轉(zhuǎn)化，而固相中的苯環(huán)振動吸收增加，表現(xiàn)為木質(zhì)素大量分解。 觀察玉米稈和木屑的HPLC圖譜可以發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物能在水熱反應(yīng)條件下迅速(2min)降解，降解主要液相產(chǎn)物有酸(甲酸、乙酸、乳酸、草酸、丙烯酸、丙二酸、馬來酸、富馬酸、丁二酸)、丙酮醛、5-羥甲基糠醛等。 水熱技術(shù)是一種具有活力的新技術(shù)，深化水熱技術(shù)農(nóng)業(yè)廢棄物過程的研究有助于更有效的利用該技術(shù)實現(xiàn)