生物質(zhì)中無(wú)機(jī)成分在超臨界水中溶解性研究.pdf

1、超臨界水條件下氣化制氫,能夠把廢棄生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為清潔、無(wú)污染的氫能,為緩解能源危機(jī),尋求新的理想替代能源提供了途徑。但生物質(zhì)本身所含的無(wú)機(jī)元素(K、Na、Cl)等會(huì)在制氫過(guò)程中沉淀下來(lái),堵塞實(shí)驗(yàn)管路,造成系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定,并對(duì)容器產(chǎn)生一定的腐蝕,這些不利的因素成為阻礙生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要因素。為保證生物質(zhì)制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,本文對(duì)生物質(zhì)中的無(wú)機(jī)成分在超臨界水中的溶解性進(jìn)行研究。 研究中選用了七種生物質(zhì)。為了解生物質(zhì)的

2、基本特性及無(wú)機(jī)元素的含量,對(duì)其進(jìn)行了工業(yè)分析和元素分析,用微波消解法處理樣品對(duì)K、Na、Fe、Ca、Mg、Al、Si的含量進(jìn)行了測(cè)定,用艾士劑法處理樣品對(duì)Cl元素含量進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明生物質(zhì)中K、Si、Ca的含量較高,Al、Fe的含量較少。 通過(guò)水洗對(duì)生物質(zhì)中可溶無(wú)機(jī)元素的含量進(jìn)行研究。結(jié)果表明,在生物質(zhì)中以水溶性鹽形式存在的元素,如K、Na、Cl,其容易被水洗掉,而結(jié)合形式較穩(wěn)定的惰性元素,如Si、Al、Fe,其在水中不易溶

3、解。水洗時(shí)間大于6小時(shí)以后,繼續(xù)延長(zhǎng)水洗時(shí)間對(duì)無(wú)機(jī)元素的去除并沒(méi)有太大的影響。用掃描電鏡觀察生物質(zhì)水洗樣的表面形貌,發(fā)現(xiàn)不同種類生物質(zhì)的表面形貌有較大的差別,水洗會(huì)使生物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)變得較疏松。用能譜儀對(duì)水洗樣微區(qū)化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明,同種生物質(zhì)水洗樣中,結(jié)合形式比較緊密、性質(zhì)比較穩(wěn)定的元素(Ca、Si),其含量變化不大；束縛性不強(qiáng),易水溶的元素(K、C1),其含量要比水洗前的小很多。 利用間歇式釜槽進(jìn)行生物質(zhì)超臨界水氣化

4、制氫實(shí)驗(yàn),用X射線熒光光譜儀測(cè)定反應(yīng)后液體中可溶無(wú)機(jī)元素的含量,用氣相色譜儀測(cè)定反應(yīng)后氣體產(chǎn)物的百分含量,結(jié)果表明,制氫后溶液中K的含量較高,Al、Fe的含量較少,且溶液中無(wú)機(jī)元素的含量與氣化效果有很大的關(guān)系。元素以有機(jī)形態(tài)存在的量越多,隨著碳?xì)饣实脑龃?其溶出的量也越多。比較生物質(zhì)水洗和制氫后可溶無(wú)機(jī)元素的含量發(fā)現(xiàn),難溶的元素(Al、Fe、Si、Ca)制氫后可溶的值高于水洗值,而易溶的元素(K、Cl)制氫后的值小于其水洗值。用掃描電

5、鏡觀察反應(yīng)后固體產(chǎn)物的表面形貌,結(jié)果表明,制氫后生物質(zhì)表面被腐蝕變形,氣化棱角變得很明顯。用能譜儀檢測(cè)固體微區(qū)的化學(xué)成分發(fā)現(xiàn),固體產(chǎn)物中K、Cl的含量較低,Si、Ca的含量較高。 選取鉀鹽模型化合物進(jìn)行超臨界水中溶解性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,KCl在超臨界水中的質(zhì)量濃度隨停留時(shí)間的增大而減小,當(dāng)停留時(shí)間超過(guò)一定值后,其含量基本不再變化。KC1的質(zhì)量濃度在不同停留時(shí)間內(nèi)隨溫度的升高和壓力的減小而減小。向鹽溶液中通入過(guò)量的CO2氣體后,