生物質(zhì)無機成分在超臨界水中溶出性研究.pdf

1、生物質(zhì)中含有多種無機成分，它們在超臨界水中的溶出性質(zhì)不同。在超臨界水氣化制氫中，溶于水的無機成分將通過均相反應(yīng)對有機質(zhì)的分解產(chǎn)生影響，而未溶出的無機成分則將通過非均相反應(yīng)對有機質(zhì)分解產(chǎn)生影響，未溶出的無機成分還會引發(fā)管道堵塞和換熱面結(jié)垢等安全性問題。因此，掌握生物質(zhì)中無機成分在超臨界水中的溶出規(guī)律以及對生物質(zhì)氣化制氫過程的影響對該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。本文以玉米芯和稻殼為對象，研究了生物質(zhì)中無機成分在超臨界水中的溶出性規(guī)律以及

2、無機成分對生物質(zhì)氣化制氫過程的影響，同時還對超臨界氣化制氫過程的關(guān)鍵操作參數(shù)進行了優(yōu)化研究。相關(guān)內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 采用X射線熒光光譜儀對玉米芯和稻殼兩種生物質(zhì)中的灰成分進行了分析，結(jié)果顯示K、P、Si、Ca、Na和Mg等元素在生物質(zhì)中的含量較高，而Fe、Al和Ti等元素的含量則相對較少。
　　 通過水洗方式對兩種生物質(zhì)中無機成分在水中的溶出性進行了研究。結(jié)果表明，K、Na和P溶出性較大，而Si、Ca、Mg和Fe則溶

3、出性較小;各元素溶出的相對量與生物質(zhì)種類有關(guān)。
　　 采用間歇式高壓反應(yīng)釜對玉米芯和稻殼進行了氣化實驗，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、停留時間以及生物質(zhì)初始濃度等對氣化中氣體產(chǎn)物和無機成分溶出性的影響。結(jié)果表明，稻殼的氣化效果優(yōu)于玉米芯;氣體主要由H2、CH4、CO2和CO組成，其中一半左右為CO2。生物質(zhì)超臨界氣化反應(yīng)后K、Ca、Mg、Fe、Si和P等的溶出性降低，而Na的溶出性增加。兩種生物質(zhì)中的K、Mg和Si的溶出性均隨溫度和

4、壓力的升高而增加，但隨著停留時間和和初始濃度的增加而降低;與K、Mg和Si不同的是，Na和Fe的溶出性則呈現(xiàn)相反的變化規(guī)律。Ca和P的溶出性規(guī)律則與生物質(zhì)種類有關(guān)，對玉米芯中，Ca和P的溶出性隨反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、停留時間以及初始濃度的增加而降低，而對稻殼中，Ca和P則呈現(xiàn)相反的溶出性規(guī)律。
　　 以生物質(zhì)中最常見的K和Ca(選擇KCl、KOH、CaCl2和Ca(OH)2四種化合物為代表）為檢測對象，研究了通入CO2對超臨界水中

5、K和Ca溶出性的影響及規(guī)律。結(jié)果表明，未通CO2時，KCl、KOH和Ca(OH)2的溶出性隨反應(yīng)溫度升高、反應(yīng)壓力的降低以及停留時間的增加而降低。反應(yīng)壓力與停留時間對CaCl2的影響規(guī)律與其他三種化合物相同，但溶出性隨溫度的升高而升高。通入過量的CO2時，相同實驗條件下，KOH和Ca(OH)2的溶出性均有不同程度的降低。隨著反應(yīng)溫度的增加，KOH和Ca(OH)2的溶出性均減小。隨著反應(yīng)壓力的升高，KOH的溶出性增加，而Ca(OH)2的溶