铬革屑热解资源化利用研究

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铬革屑是铬鞣剂鞣制皮革加工生产过程中产生的诸如皮渣、皮粉、革屑等含铬固体废弃物。据相关资料统计,我国每年排放这类含铬固体废弃物达70万吨以上,大部分直接填埋或露天堆放,造成严重的铬污染。铬革屑中含有80%以上的胶原蛋白及3.5%~4.5%的Cr2O3,因而具有较高的回收利用价值。现阶段的研究多关注于通过普通化学或者生化手段,采用水解法分离铬与胶原蛋白,再将铬回用于皮革鞣制,而分离的胶原蛋白则用于生产其他产品(如复鞣剂、涂饰剂、医药、化妆品等)。但是由于分离不尽彻底,导致分离出的胶原蛋白的应用受局限。通过热化学的手段对铬革屑进行回收利用是一种可行的途径,而热解作为热化学过程必经的第一阶段,本身也是一种极具潜力的资源回收途径。本文首先利用热重联用差热分析铬革屑的热解及燃烧特性,与其他三种城市垃圾(纸类、塑料以及蔬菜)进行对比分析。采用Coast-Redfern积分方法对热解及燃烧动力学计算,配合热力学计算参数ΔG、ΔH以及ΔS综合分析热解及燃烧行为。铬革屑的热解过程持续时间较长,而在燃烧工况下,挥发分的析出着火及固定碳的燃烧过程都在较短的时间内完成。在此基础上,采用固定床对铬革屑的热解特性进行进一步探讨,关注热解产物特性。热解三态产物分布受载气流量、热解终温及加热方式影响,550℃快速热解液体产率最高,可作为化工提取原料。气体产物在550℃以上热值较高,满足燃气热值要求。固体产物热值有所提升,作为固体燃料还有一个关键问题没有解决-重金属铬。故对各温度热解焦进行六价铬定量分析以及总铬含量的分析,结果表明热解温度升高,热解焦中铬含量迅速富集,挥发极少。而六价铬含量随热解温度的升高呈指数形式下降,在550℃以后,含量已极少。作为高含N物质,其热解过程中N的迁徙转化规律值得关注。采用管式炉对铬革屑进行热解,便携式红外气体分析仪进行在线监测含氮气体的释放规律,最终得出氮在气、固相的分配规律。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
目录第7-9页
1 绪论第9-16页
    1.1 课题研究背景及意义第9-12页
    1.2 国内外研究进展第12-15页
    1.3 本文研究内容及方法第15-16页
2 热解及燃烧动力学模型研究第16-29页
    2.1 试验设备及方法第16-17页
    2.2 试验结果及分析第17-23页
    2.3 动力学特性分析第23-27页
    2.4 本章小结第27-29页
3 铬革屑热解试验研究第29-41页
    3.1 试验设备及方法第29-30页
    3.2 试验结果及分析第30-40页
    3.3 本章小结第40-41页
4 热解过程铬迁徙行为分析第41-54页
    4.1 引言第41-42页
    4.2 六价铬定量分析第42-47页
    4.3 铬总量分析第47-51页
    4.4 铬形态分析第51-53页
    4.5 本章小结第53-54页
5 铬革屑热解过程中氮迁徙规律第54-60页
    5.1 试验设备及方法第54-55页
    5.2 试验结果及分析第55-59页
    5.3 本章小结第59-60页
6 研究结论与展望第60-63页
    6.1 主要工作及结论第60-61页
    6.2 后续工作及展望第61-63页
致谢第63-65页
参考文献第65-70页
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目第70页
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