餐厨垃圾转化功能炭化材料的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 吴倩芳 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张付申 |
| 关键词 | 餐厨垃圾 水热炭化 功能炭化材料 真空化学活化 活化剂回收 restaurant garbage hydrothermal carbonization functional carbon materials vacuum chemical activation activator recovery |
| 其他题名 | Synthesis and Characterization of Functional Carbonized Materials Derived from Kitchen Garbage |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 随着我国城镇化的加快及城市生活条件的改善，餐厨废弃物在城市生活垃圾中所占的比例日渐上升，达到总量的37 %-62%，并且产量持续增涨。由于餐厨垃圾中含有丰富的水分和易降解有机质，热值低、极易腐烂变质和滋生细菌，因此常规的填埋、焚烧处理并不适用于餐厨垃圾的处理。近年来，由于餐厨垃圾的不合理处理处置导致猪高温症及地沟油等问题的出现，因而，如何实现餐厨垃圾的无害化及资源化处置成为目前固体废弃物管理中亟待解决的关键问题之一。 论文针对我国餐厨垃圾高附加值资源化利用中存在的问题，采用水热炭化技术处理餐厨垃圾制备功能炭化材料，研究了不同类型的铁盐催化剂对水热炭化产物性能的影响和纳米炭化材料形成的机制。研究获得的创新性成果如下： （1）水热炭化技术处理餐厨垃圾结果表明：餐厨垃圾中的蛋白质及淀粉可 以作为有机氮源和碳源，通过水热炭化合成富含氮氧官能团的炭化物，脂肪在水 热炭化过程中可以有效地分离和回收；餐厨垃圾中存在的盐分及发酵有机酸促进 水热炭化物形成纳米结构；铁盐催化了水热炭化过程，并使炭化产物负载大量纳 米铁氧化物，具有一定的超顺磁性。 （2）铁盐催化剂对餐厨垃圾水热炭化产物性能及负载铁理化性质的影响结 果表明：餐厨垃圾中的蛋白质组分有助于铁的沉积负载；炭化物形貌主要受铁的 价态影响：三价铁有助于大分子有机物水解形成壳核式结构的纳米线及微米球， 二价铁则促进可溶性有机物形成空心纳米炭球；负载铁的化学形态主要受铁盐阴 离子的影响：硝酸根促进铁离子以氢氧化物的形式沉积负载，并且负载量较高， 其他铁盐主要以磷酸铁盐形式负载； 通过采用两步水热法，提高负载铁的分散度和对水体中砷（Ⅴ）的吸附性能。 第一步水热条件为180℃-1h，去除脂肪对炭化物的影响；第二步向淀粉和蛋白质的水解产物中添加硝酸铁和氨水，在不同反应条件下水热炭化和负载铁化合物。 结果表明：第二步水热反应条件为80℃-7h时，铁/炭复合物对水体中砷（Ⅴ）的吸附效果最好；XRD、SEM、TEM、EDX 等检测结果表明：无定形态的纳米铁（氢）氧化物颗粒有利于砷（Ⅴ）的吸附；对砷（Ⅴ）吸附实验表明：铁/炭复合物对水体中砷（Ⅴ）的最大吸附量为14.54mg g-1，适用于pH=3-10 的水体，对低浓度含砷废水的去除率可达99.7%，出水砷（Ⅴ）浓度达到饮用水标准。 （3）真空化学活化技术转化餐厨垃圾中木质纤维素组分为高性能活性炭， 同时回收化学活化剂氯化锌。结果表明：在50 kPa 下，将温度从30 °C 上升到 400 °C 并在该温度下保留1 h，降低压力到1 kPa，将温度从400 °C 上升到800 °C保留10 min，活化剂回收率达99.9%，活性炭产物中锌含量低于0.01 wt.%，达到了处理饮用水的活性炭标准，而且活性炭拥有较高的比表面积、孔容及炭产率(分别为1350 m2 g-1, 0.64 cm3 g-1 和 42.54 wt.%)，表面化学性质呈现疏水和弱碱性，其对苯酚的吸附能力相比较于常规的活性炭提高了42.8%。 |
| 公开日期 | 2013-12-18 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7169]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴倩芳. 餐厨垃圾转化功能炭化材料的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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