微藻與鋸末的共熱解特性及動力學分析
發(fā)布時間：2020-12-08 05:50
藻類具有諸多優(yōu)點,因而熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)在藻類處理中已經(jīng)應(yīng)用的很廣泛,而藻類與其它物質(zhì)的共熱解也成為一個重要的研究課題。本文基于微藻清潔能源技術(shù),對小球藻和松木鋸末共熱解特性、共熱解時兩者之間的相互作用以及小球藻成膜實驗的最佳培養(yǎng)時間（也即共熱解最佳原料配比）展開研究,意在解決小球藻和松木鋸末的混合物是否可以用快速熱解液化技術(shù)進行熱化學方法的轉(zhuǎn)化利用這一問題。首先對小球藻和松木鋸末原樣分別進行元素分析、工業(yè)分析。利用熱重分析儀對小球藻、松木鋸末進行在三種線性升溫速率條件下的熱重實驗,得到反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、TG、DTG曲線,分析了小球藻和松木鋸末單獨熱解的特性。然后將小球藻和松木鋸末按比例摻混得到混合物M,在三種線性升溫速率條件下對混合物M進行熱重實驗,分析了在不同熱解階段兩者之間的相互作用。此外,還考察了小球藻和松木鋸末的混合比例（培養(yǎng)天數(shù)）以及升溫速率對兩者之間相互作用的影響,并引入一個值CPI評價小球藻、松木鋸末以及混合物M的熱解劇烈程度。結(jié)果表明小球藻成膜實驗的最佳培養(yǎng)時間為12天,但是小球藻和松木鋸末在不同升溫速率下共熱解時兩者之間主要存在相互抑制的作用,且升溫速率越高,相互抑制作用越強...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１平板光反應(yīng)生物膜效果圖
的培養(yǎng)液（如廢水），在光照條件下，微藻吸收培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)生長形成藻類生??物膜，當其達到一定厚度或面積密度后從負載材料上收集生物量。微藻生物膜反應(yīng)器??效果圖如下圖１－１所示。??該技術(shù)無需后續(xù)繁雜的濃縮工藝，藻體通過附著在底物填料上而得以被濃縮，一??般通過刮除的方式收獲附著的藻體生物質(zhì)，所獲得的生物質(zhì)其干物質(zhì)含量與懸浮培??養(yǎng)最終所得產(chǎn)品相當。藻類生物膜附著生長技術(shù)其還具有節(jié)水、節(jié)能、產(chǎn)量高等特點，??降低了藻類生產(chǎn)過程中的成本，提高藻類生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟性。使大規(guī)模工業(yè)化種植藻??類生產(chǎn)生物油成為可能。??１：３?ａ??廢棄培養(yǎng)ｔ?＼?ｔ??隔離篩網(wǎng)?＼?＼?＿＿?２?／?５??１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１＾?Ｉ?ｔ?Ｉ?ｆ?Ｉ?Ｉ?ｕ?＾?＾??進液三角斜面：．．．．．．．?Ｍ?｜ｉ?Ｉ」Ｌ?１?２．液概應(yīng)ｆ??Ｗｉｍ?ｒ＼?Ｈ??］?Ｕ＾＼ｌ?圉ｆＦ７！圉?＾?．?５，進＿桿??ｙ＼?Ａ?ｔｔａｎｄ?ｖ?６．冷凝雜??Ｄ?／ｚ１。邏??燸動泵／；?？?＼?１?＞ｆ｜／／／／／?ｆ＼?’１０■氛氣載氣瓶??平板光生物膜反應(yīng)器效果圖?’Ｉ?ＬＪ?ｎＡｔｏａｔｉｔ????７??圖１－１平板光反應(yīng)生物膜效果圖?圖１－２快速熱解液化裝置??培養(yǎng)得到的藻經(jīng)破碎以后的藻粉被快速加熱升溫而發(fā)生熱解反應(yīng)生成焦油蒸汽，??并在其發(fā)生二次裂解之前將其迅速冷凝以獲得高產(chǎn)量的生物油。目前應(yīng)用較多的快??速熱解液化裝置如上圖１－２所示。??１．４本文研究內(nèi)容??本文基于微藻清潔能源技術(shù)，針對其中存在的一些問題展開研宄。鋸末作為微藻??生物膜的載體材料進行微藻成膜實驗生產(chǎn)微藻生物質(zhì)
２為測試結(jié)果。??熱重實驗采用的是華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室的熱重分析儀。熱重分??析儀的實物圖如下圖２－２所示：??？ｓｉｊ?？ｒ??圖２－２?ＴＧ／ＤＴＡ同步熱分析儀??每次�。保埃恚鐦悠分劣跓嶂胤治鰞x內(nèi)，首先以２０°Ｃ／ｍｉｎ的加熱速率預(yù)熱至１０５°Ｃ，??并保持ｌＯｍｉｎ，去除其中的自由水。隨后分別以１０°Ｃ／ｍｉｎ、２０°Ｃ／ｍｉｎ、４０°Ｃ／ｍｉｎ的線??性升溫速率從１０５°Ｃ加熱直至９００°Ｃ。同時通入高純度氮氣，作為熱解反應(yīng)的載氣，??氣體流量為８０ｍｌ／ｍｉｎ。經(jīng)過在同等條件下的三輪實驗，使得實驗誤差低于３％。??２．３實驗結(jié)果與分析??２．３．１元素分析及工業(yè)分析結(jié)果??表２－１小球藻和松木鋸末的元素分析??Ｃ（°／〇）?Ｈ（％）?０（％）?Ｎ（％）?Ｓ（°／〇）?Ｈ／Ｃ（°／〇）?Ｎ／Ｃ（％）?０／Ｇ（％）??松木鋸末?４７．９４?６．２４?４５．５６?０．１５?０．１２?１．５６?０．００?０．７１??小球藻?４０．０１?５．８３?４５．７５?７．９
本文編號：2904571
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
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【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１平板光反應(yīng)生物膜效果圖
的培養(yǎng)液（如廢水），在光照條件下，微藻吸收培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)生長形成藻類生??物膜，當其達到一定厚度或面積密度后從負載材料上收集生物量。微藻生物膜反應(yīng)器??效果圖如下圖１－１所示。??該技術(shù)無需后續(xù)繁雜的濃縮工藝，藻體通過附著在底物填料上而得以被濃縮，一??般通過刮除的方式收獲附著的藻體生物質(zhì)，所獲得的生物質(zhì)其干物質(zhì)含量與懸浮培??養(yǎng)最終所得產(chǎn)品相當。藻類生物膜附著生長技術(shù)其還具有節(jié)水、節(jié)能、產(chǎn)量高等特點，??降低了藻類生產(chǎn)過程中的成本，提高藻類生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟性。使大規(guī)模工業(yè)化種植藻??類生產(chǎn)生物油成為可能。??１：３?ａ??廢棄培養(yǎng)ｔ?＼?ｔ??隔離篩網(wǎng)?＼?＼?＿＿?２?／?５??１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１＾?Ｉ?ｔ?Ｉ?ｆ?Ｉ?Ｉ?ｕ?＾?＾??進液三角斜面：．．．．．．．?Ｍ?｜ｉ?Ｉ」Ｌ?１?２．液概應(yīng)ｆ??Ｗｉｍ?ｒ＼?Ｈ??］?Ｕ＾＼ｌ?圉ｆＦ７！圉?＾?．?５，進＿桿??ｙ＼?Ａ?ｔｔａｎｄ?ｖ?６．冷凝雜??Ｄ?／ｚ１。邏??燸動泵／；?？?＼?１?＞ｆ｜／／／／／?ｆ＼?’１０■氛氣載氣瓶??平板光生物膜反應(yīng)器效果圖?’Ｉ?ＬＪ?ｎＡｔｏａｔｉｔ????７??圖１－１平板光反應(yīng)生物膜效果圖?圖１－２快速熱解液化裝置??培養(yǎng)得到的藻經(jīng)破碎以后的藻粉被快速加熱升溫而發(fā)生熱解反應(yīng)生成焦油蒸汽，??并在其發(fā)生二次裂解之前將其迅速冷凝以獲得高產(chǎn)量的生物油。目前應(yīng)用較多的快??速熱解液化裝置如上圖１－２所示。??１．４本文研究內(nèi)容??本文基于微藻清潔能源技術(shù)，針對其中存在的一些問題展開研宄。鋸末作為微藻??生物膜的載體材料進行微藻成膜實驗生產(chǎn)微藻生物質(zhì)
２為測試結(jié)果。??熱重實驗采用的是華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室的熱重分析儀。熱重分??析儀的實物圖如下圖２－２所示：??？ｓｉｊ?？ｒ??圖２－２?ＴＧ／ＤＴＡ同步熱分析儀??每次�。保埃恚鐦悠分劣跓嶂胤治鰞x內(nèi)，首先以２０°Ｃ／ｍｉｎ的加熱速率預(yù)熱至１０５°Ｃ，??并保持ｌＯｍｉｎ，去除其中的自由水。隨后分別以１０°Ｃ／ｍｉｎ、２０°Ｃ／ｍｉｎ、４０°Ｃ／ｍｉｎ的線??性升溫速率從１０５°Ｃ加熱直至９００°Ｃ。同時通入高純度氮氣，作為熱解反應(yīng)的載氣，??氣體流量為８０ｍｌ／ｍｉｎ。經(jīng)過在同等條件下的三輪實驗，使得實驗誤差低于３％。??２．３實驗結(jié)果與分析??２．３．１元素分析及工業(yè)分析結(jié)果??表２－１小球藻和松木鋸末的元素分析??Ｃ（°／〇）?Ｈ（％）?０（％）?Ｎ（％）?Ｓ（°／〇）?Ｈ／Ｃ（°／〇）?Ｎ／Ｃ（％）?０／Ｇ（％）??松木鋸末?４７．９４?６．２４?４５．５６?０．１５?０．１２?１．５６?０．００?０．７１??小球藻?４０．０１?５．８３?４５．７５?７．９
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