基于热重分析的污泥与木质粉低氧碳化特性

摘要

以生活污泥、杨木屑木质粉为原料,在低氧氛围开展碳化反应热重特性分析实验,研究了不同氧浓度、木质粉添加量和升温速率等变量条件下污泥碳化反应特性,并对低氧浓度下的污泥碳化反应动力学特性进行解析.结果表明:随着氧浓度增加,在污泥挥发分析出和固定碳燃烧阶段的最大失重率均提高;在355～455°C温度区间内,5％O2氛围下污泥失重量小于无氧氛围失重量.随着木质粉掺混比增加,挥发分析出阶段变得更稳定,固定碳燃烧阶段的失重量变得更大.随着碳化升温速率的增加,污泥的失重量减小,有利于提高固态产率.通过叠加原理的发现,当添加量为10％、15％和20％时,污泥与木质粉混合样在低氧碳化反应下存在相互作用,相互作用随着木质粉添加量的增加而增强,在160～535°C温度区间内,添加木质粉表现出对挥发分析出起抑制作用;在535°C～600°C温度区间内,添加木质粉对固态产物的生成起抑制作用.另外,不同氧浓度下污泥碳化反应动力学特性表明,不同转化率下污泥表观活化能不同,在挥发分析出阶段(α=0.1～0.6),不同氧浓度下的表观活化能变化规律相同,都是随着转化率的增加,先上升后下降,在α=0.4时表观活化能取得最大值,此阶段10％O2下的表观活化能最小;在固定碳燃烧阶阶段(α=0.6～0.9),不同氧浓度下的表观活化能变化情况不同,此阶段5％O2下的活化能最小.不同氧浓度下的平均活化能先减小后增大,在10％O2下取得最小值,为100.995kJ/mol.