超富集植物收獲物“水熱液化”脫除重金屬及生物油轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、超富集植物修復(fù)有害重金屬污染土壤逐漸成為土壤污染治理的主要途徑之一。隨著重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化實(shí)施階段，植物修復(fù)產(chǎn)物的后處理問(wèn)題變得越來(lái)越突出。目前的處理方法存在“二次污染環(huán)境、重金屬分離率低、能源化利用率不高”等缺點(diǎn)，尚未形成一種減量化、無(wú)害化及全量資源化利用的共性技術(shù)。本文開展了重金屬超富集植物莖葉收獲物“水熱液化”處理工藝和動(dòng)力學(xué)研究，以達(dá)到重金屬超富集植物收獲物無(wú)害化、資源化、能源化利用的目的。
　　論文對(duì)

2、蜈蚣草莖葉收獲物“水熱液化”處理開展了動(dòng)力學(xué)研究，在無(wú)催化劑、水熱反應(yīng)溫度為360℃、373℃、385℃，反應(yīng)時(shí)間從5 min至120 min條件下在超（亞）臨界水中水解轉(zhuǎn)化為生物油分子和重金屬離子分離試驗(yàn)，獲得了反應(yīng)活化能和反應(yīng)級(jí)數(shù)，建立了動(dòng)力學(xué)方程。
　　以重金屬超富集植物蜈蚣草、垂序商陸、東南景天莖葉收獲物為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)其中重金屬高效分離及生物油轉(zhuǎn)化為目標(biāo)，開展了超富集植物“水熱液化”后處理工藝研究。首先研究蜈蚣草，考察

3、了粒度、溫度、固液比、壓強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間和催化劑等工藝參數(shù)對(duì)超富集植物蜈蚣草莖葉收獲物中重金屬分離和生物油轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明:在粒度為75μm、液固比為40∶1、壓強(qiáng)為23MPa、溫度為380℃、反應(yīng)時(shí)間為30min、催化劑為0.1mol/L K2CO3條件下可將蜈蚣草莖葉中99％以上的主要重金屬分離到水溶液中、83.76％的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成粗生物油。生物油經(jīng)GC-MS等測(cè)定表明其主要由11.81％苯類、42.85％的酮類、14.7％醇類、1

4、5.28％烯類及11.8％酯類組成，相對(duì)分子量分布為94～282，碳數(shù)分布為6～18，熱值32.72 MJ/Kg。
　　其次開展了垂序商陸莖葉收獲物“水熱液化”后處理工藝研究，考察了溫度、固液比及催化劑等顯著因素對(duì)垂序商陸莖葉中重金屬分離和生物油轉(zhuǎn)化的影響。研究表明，在粒度為75μm、液固比為13.3∶1、壓強(qiáng)為23 MPa、溫度為373℃、反應(yīng)時(shí)間為30 min、催化劑為0.1mol/L K2CO3條件下可將垂序商陸莖葉中97％

5、以上的主要重金屬分離到水溶液中、86.24％的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成粗生物油;“水熱液化”處理濕垂序商陸效果更好。最后采用最佳工藝條件對(duì)超富集植物東南景天莖葉收獲物進(jìn)行“水熱液化”試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，在此條件下，可將東南景天莖葉中97％以上的主要重金屬分離到水溶液中、89.61％的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成粗生物油。
　　重金屬超富集植物莖葉收獲物經(jīng)“水熱液化”處理，可以將絕大部分有害重金屬分離到水溶液中，獲得的生物油成分復(fù)雜，主要含有苯類、酮類、酚類、