制革污泥热解过程及其产物特性的研究
在皮革加工过程中，产生大量的制革污泥，对环境造成严重污染。近年来，研究者们尝试采用各种办法对污泥进行资源化利用，其中低温碳化技术作为一种快捷、高效的资源化处理手段备受关注，而目前在制革污泥上尚未见到研究报道。 本课题以来自不同制革企业不同制革工艺下产生的制革污泥为研究对象，并对比市政污泥，采用热重分析法研究了制革污泥热解过程及其热解动力学;通过荧光光谱扫描、气相质谱分析、元素分析等方法对污泥及污泥热解后的产物进行了性质和成分分析，并对热解后产物进行了作为废水吸附剂应用的评价。 对3种制革污泥与1种市政污泥在室温至600℃范围内的热解过程进行了元素分析，热重分析及动力学拟合讨论。不同升温速率对污泥整个热解过程的趋势影响不大。整个热解过程分为3个阶段，污泥的热分解主要发生在阶段2(200～500℃);此阶段污泥的热解均符合一级化学分解反应机理函数，表观活化能均值在5.5～6.3kJ·mol-1之间。市政污泥以及2种制革污泥阶段2的相对失重量分别为40.1％，63.8％和56.0％;最大失重速率峰值温度分别约为285、400和315℃。市政污泥热解处理设备理论上可以用于制革污泥的热解处理，实际运行中应提高设备设计温度。 以碳化产物的固碳率，碘值，有机质含量等特征作为指标研究了制革污泥的热解方法。结果显示，采用低温碳化的方式得到的碳化产物，对市政污泥来说，最佳碳化温度为300℃;对制革污泥而言，最佳温度为400℃。热解过程中，制革污泥明显出油较多，随着碳化温度的升高，污泥碳化产物的碘值呈升高趋势。在实际应用中，制革污泥在400℃条件下进行低温热解碳化所得到的碳化产物固碳率较高。 对制革污泥低温碳化热解后得到热解油，热解固体残渣等产物进行组分分析。结果表明，与制革污泥直接提取油相比，热解油主要为轻质组分。热解后固体产物的有机质含量明显增高，并具有一定的吸附性能，具有较好的活化改性潜力。 研究制革污泥低温碳化后对废水中铬的吸附性实验发现，制革污泥碳化后对离子态铬没有吸附效果。制革污泥对络合态铬的吸附随碳化温度升高而升高，现有实验条件下，吸附率最高可达到27.5％。脱脂后的制革污泥对离子态的铬吸附率可达到88.5％。相比低温碳化热解后的制革污泥，脱脂后的污泥对离子态铬的吸附性较好。用提取油脂的方法处理制革污泥并进一步进行资源化利用具有一定的可行性，值得继续探索。
皮革加工;污泥热解;资源化处理;产物特性;低温碳化
陕西科技大学
硕士
环境科学与工程
马宏瑞
2014
中文
X794;X703
61
2014-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）