食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解研究.pdf

1、隨著食用菌產業(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，近年來受到了國內外廣泛的關注和重視。目前食用菌培養(yǎng)基廢棄物的利用主要集中于燃料、農作物基肥、飼料添加劑等，通過熱化學轉化技術將其轉化為燃氣、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氣，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，使食用菌生產實現“資源—生產—消費—再生資源”的循環(huán)產業(yè)

2、模式。本文首先對食用菌培養(yǎng)基廢棄物進行熱解動力學研究，然后在此基礎上，在固定床反應器中系統(tǒng)的研究了食用菌培養(yǎng)基廢棄物的熱解情況，考察了反應溫度、粒徑、催化劑對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應的影響，并對氣體、液體、固體產物進行了分析。同時采用CDS5200型裂解儀-氣相色譜儀-質譜儀（Py-GC/MS）聯用分析技術，研究裂解溫度和時間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物裂解產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物。主要研究內容和成果如下

3、:
　　(1)利用熱重分析儀對食用菌培養(yǎng)基廢棄物熱解反應動力學進行了研究，研究表明:隨著升溫速率的提高，熱解反應速率明顯加快，最大熱解速率增大，其對應的溫度也向高溫區(qū)偏移，升溫速率在10、20、30℃/min時，最大質量損失速率處的溫度分別為333.0℃、344.5℃、352.8℃，對應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，最大質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)現反應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。
　　(2)在固定床反應器中，研究了研究溫度、粒徑、停留時間對食用菌培養(yǎng)基廢棄物產物的影

5、響，結果顯示:升高溫度、適當降低原料粒徑、適當延長停留時間有利于提高燃氣產量。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)現提高溫度焦油中物質種類出現大幅度下降，不帶支鏈的多苯環(huán)結構物質比如苯、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、棄物熱解產物的影響。研究結果表明: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（體積分數）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K2CO3催化劑加入量為20％時，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。當停留時間為23.015 min時，高附加值產物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)基廢棄物進行熱裂解實驗研究。研究發(fā)現，當裂解時間為10 s，熱解溫度低于500℃時，隨著裂解溫度的升高，熱解產物種類和產率都相應增加;當溫度高于500℃時，熱解產物種類基本保持穩(wěn)定，僅產物產率有所變化;當裂解溫度達到600℃時，高附加值產物收率最大，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