安徽農業(yè)科學, Journal of Anhui Agr.Sei.2012,40(81):4848-4849,4904賚任編輯趙娜責任校對盧瑤城市污泥熱解液體產物研究王壬峰,李婷,范琳琪,張雙全,殷志源,羅鵬(中國礦業(yè)大學“煤炭加工與高效潔凈利用”教育部重點實驗室,江蘇徐州22116摘要利用外熱式國定床反應器,在40~-700℃溫度范圍內對城市污泥進行熱解試驗。結果表明,隨熱解溫度的增加,熱解液的產率析其主要組分為雜環(huán)化合物(呋喃、吡啶等)的衍生物、酮類衍生物、苯酚衍生物、苯衍生物、長鏈脂肪烴衍生物和甾族化合物,其中膽淄和甲笨含量較高,分別達15.%%和Ⅱ1%。總之,利用熱解法處理城市污泥是可行的,其熱解油通過綜合分析和分離提純,可以作為潛在化工原料,具有較高的利用價值關鍵詞城市污泥;熱解;液體產物;產率中圖分類號X79.3文獻標識碼A文章編號0517-66112012)08-04848-02Study on Pyrolysis Liquid Products of Municipal SludgeWANG Ren-feng et al Key Laboratory of Coal Processing and Efficient Utilization, Ministry of Education, China University of Mining andog,Abstract Using extemal heated fixed bed reactors, the pyrolysis test was carried out for municipal sludge at 400-700 C. The result indicatedthat with the thermal decomposition temperatures enhancement, the thermal decomposition fluids production rate increased gradually. The maximum yields were obtained at 550 C. Following with the temperature enhancement, the thermal decomposition production rate was dropping. Theliquid products from pyrolysis of municipal sludge were analyzed by GC/ MS. The results show that the main compositions of liquid include hetero.cyclic compounds such as furan derivatives and pyridine derivatives, it also has phenol derivatives, benzene derivatives, derivatives of long chainaliphatic hydrocarbons and steroid, among which the contents of cholestane and toluene are higher, and reach to 15.9% and 11%, respectively. Insum, the pyrolysis method for municipal sludge treatment is feasible, and pyrolytic oil can be used as potential chemical raw materials after com-prehensive analysis and separation as well as purification, thus, these compounds have a high valueKey words Municipal sludge; Pyrolysis; Liquid products; Yield城市污泥如果被綜合分析和合理利用,可以變廢為解爐、熱解反應器、冷凝裝置控溫儀和氣相色譜儀等組成寶1-3。目前正在開發(fā)研究的技術路線很多如燃燒法、化1.3試驗方法分別稱取40g污泥(以干基物料質量計),學法制成活性炭和肥料使用等,但這些方法均存在不足和缺分析其在熱解溫度為400、450、500550、600、650和700℃下陷如能耗高、成本高和造成重金屬污染等,而利用熱解法處液體產物的產率及特性。實驗時將準備好的試樣放入石英理城市污泥可以有效避免上述問題。熱解所得的炭粉,具有管,連接好冷凝與產物收集裝置,把石英管放入熱解爐,通電定的吸附性能,可以用來制作吸附劑“”,用吸附劑來處加熱至最終溫度,并恒溫30min。熱解油與氣體經支管排理污水與廢氣被證明是一種有效的方法但是目前市場上的出,并冷凝冷卻,不凝性氣體則通過導氣管導出,用集氣袋收吸附劑價格昂貴限制了其在環(huán)保領域的廣泛應用;污泥經集。反應結束后,計量焦油相和水相的量然后用二氯甲烷過熱解所得的熱解油。0,具有一定的熱值稍加處理可以萃取全部冷凝液,二氯甲烷吸收了可溶的有機物并與水溶液作為機車燃料使用和從中提取化工原料,且工藝簡單,成本形成分層,利用分液漏斗移除水層后,在60℃下對熱解液進低廉;熱解氣同樣具有一定熱值,可以就地燃燒為污泥熱解行水浴蒸餾除去二氯甲烷,最終用氣質聯(lián)用儀對萃取出來的提供熱量提高能量利用率。因此選用城市污泥熱解制取物質進行成分分析。吸附劑燃料油和熱解氣,可以帶來很好的經濟、環(huán)境和社會效益。該研究著眼于城市污泥的綜合利用,通過污泥熱解制取熱解油計算產率并分析其成分,為污泥熱解多聯(lián)產工藝提供理論支持。1材料與方法1.1試驗材料該研究所用的城市污泥為徐州市污水處理廠的消化污泥,其含水率為71%。污泥經自然風干后,進行工業(yè)分析,各項指標Ma、V、V4、Aa、F、F分別為4.75%90.5%54.42%39.90%9.45和568%。1.2試驗裝置該研究采用自制的熱解裝置(圖1),由熱注:1-溫度控制儀;2—石英管;3—氣囊;4-氣槽;5一冷疑器:基金項目江蘇省自然基金(BK2009007)。YH中國煤化工作者簡介王壬峰(1986-),男,河南新鄉(xiāng)人,碩士研究生,研究方向城市污泥資源化?！ねㄓ嵶髡?教授,從事城市污泥資源化2結果與CNMHG和固體吸附劑研究, E-mail: cumtzsq@126.收稿日期2011-12122.1溫度對熱解液體產物產率的影響污泥在熱解過程中40卷8期王壬峰等城市污泥熱解液體產物研究4849經過一系列復雜的物理、化學變化過程,生成固液氣3種還可以從中提取有用的化工原料,如已經發(fā)現(xiàn)的具有很強抗狀態(tài)的產物。熱解液主要包括反應生成的水、水溶性有機物癌活性的膽甾類化合物。和不溶于水類(類似原油的粘稠狀黑褐色熱解油),且分層明衰1熱解油成分分析顯黑色焦油處于熱解液的上部中間層為淡黃色絮狀物質序號化合物名稱(在60℃下進行水浴加熱后,中間相溶于黑色焦油中),最下分子式分子質量相對含量1丙腈C,H, N1.318層為水相。實驗過程中觀察到從250℃開始有無色液體22-丁酮C4H400.872被收集到(主要成分為水),300℃左右時收集到的液體粘度3氯仿2.185變大顏色由無色逐漸變?yōu)榈S色,且隨溫度的升高產量隨4苯加大并且顏色也逐漸加深當溫度升高到450℃時,液體52,5-二甲基呋喃ChO0.4203-氰基丙烯H變得粘稠并帶有惡臭味顏色已變?yōu)楹诤稚瑫r氣體的產7吡啶88%79CsHS N生量也較大。隨著溫度繼續(xù)升高,反應變得緩和,油的產生8吡咯C,H,N 672.572量較小,但氣體的量依然較大。9甲苯C,H,9210.9m7103-甲基吡啶由圖2可知隨著熱解溫度的升高液相產率逐漸增大,112-甲基吡咯CsH,N 931.218并在550℃時達到最大,可能原因是:①污泥中脂肪類蛋白12間二甲苯CH質和糖類等有機物質的分解溫度較低,且分解溫度范圍較13對二甲苯2.038C H1o1062.057窄介于150-450℃之間。奉華等曾報導過類似的研究14苯乙烯CaHe結果320℃前主要為脂肪類分解階段,320℃以上為蛋白52-苯丙烯Cg Ho118質、糖類的分解階段。所以到550℃時污泥中的揮發(fā)份析出0.66817苯腈CHN充分部分產物經冷凝被收集導致液體產物產率較高②隨18苯酚l.7702.898這可能是由于大量的揮發(fā)份析出部分液體沒有及時從石英X+令著熱解終溫的繼續(xù)升高液體產量反而減少,且趨勢較明顯。19對氨基CsGn1.315Cuh1.51221間甲基苯酚管的支管中排除在較高的熱解溫度下部分有機物會發(fā)生2對甲基苯酚CH4010二次熱裂解生成分子量更小的氣體并從導氣管中排出,導23對甲苯腈C,H,O2.038CHH, N1.573致液體產量在50℃以后隨著溫度升高反而降低。24十二烷l.543水相產率252,5-二甲基苯酚C3H,oO2.117焦油產率26萘CH2.137273-苯基丙腈CHN28l821.26029烷Cah184l214苯乙腈CH,N 1175.53l312-甲基吲哚CHON13]3.140322-甲基葵烷ChU332-甲基十一烷34十四烯CH0.63035十四烷0.906熱解溫度』℃36正十二烷基腈HN1952.23737正十六烷基腈CnHnN 2511.601圖2熱解溫度與液體產物產率的關系38十三烷基酰胺CuNO22722熱解油成分分析純污泥在550℃時熱解得到的熱解39,7H-苯并[d]惠-7-酮CnH2O402-膽甾烯油產率最大,最具代表性。純污泥熱解油的成分分析結果表4膽函烷3.391CH372明(表1),熱解油中含有較多的脂肪烴類腈類和芳香族類化合物,其中脂肪烴類主要來自污泥中脂肪類化合物在3003結論℃左右熱裂解所形成而腈類化合物和含氮原子的雜環(huán)化合試驗結果表明,在400~700℃的熱解溫度范圍內,達到物則主要是在更高溫度段污泥中蛋白質的分解和小分子含55℃前隨著熱解終溫的提高熱解液體產物產率逐漸增加,氮化合物聚合形成,分布較集中,產率較高。烴類物質主要在550℃時達到最大值為40.25%,但隨著溫度繼續(xù)升高,包括膽甾烷烯和較多脂肪烴其組分主要有C-C的正構液體產率逐漸降低。通過cCMS分析可知,熱解油中含有烷烴和烯烴組成另外還含有小部分的異構烷烴。腈類主要很多如腈類、酚類和雜環(huán)類等有用物質,其中雜環(huán)類化合物組分有丙腈、3-氯基丙烯苯腈對甲苯腩3-苯基丙腈苯種類多達8種。乙腈、正十二烷基腈和正十六烷基腈等/芳香族化合物主要總之,利中國煤化工行的,其熱解油通包括一些苯系物、(類、含氮原子的雜環(huán)化合物和萘等,其過綜合分析和中苯類化合物5種)酚類化合物4種雜環(huán)類8種。由此可相當可觀。YHCNMHG工原料,利用價值見熱解油潛在刑用價值不容忽視不僅可以作為燃料使用,(下轉第4904頁)4904安徵農業(yè)科學2012年高企業(yè)核心競爭力,才能維持企業(yè)的長期生存和發(fā)展。差序4結語格局下的農民關系網絡是錯綜復雜的,在傳統(tǒng)的道德、倫理農民的關系網絡對于農民創(chuàng)業(yè)過程至關重要,在農民創(chuàng)的束縛下,面對不同關系圈層,農民企業(yè)要想獲得長足發(fā)展業(yè)的機會選擇創(chuàng)業(yè)融資和企業(yè)發(fā)展階段所需要的各種資源就需要打破常規(guī)做出理性的選擇。都深深的嵌入在農民的關系網絡之中。研究表明轉型時期中國人常常有任人唯親之嫌,梁漱溟指出中國是“倫理中國的農民關系網絡是一個復雜的體系,既保留著費孝通教本位”的社會,因而農民對于處于其關系網絡內圈的同家授反映的差序格局,又體現(xiàn)出現(xiàn)代社會的人際關系局面;既族共血緣的人群的偏好是天經地義,然而在農民企業(yè)發(fā)展過摻雜著傳統(tǒng)社會“血緣”、“倫理”、“道德”等維系紐帶,又表程中如果遵循這一原則,對于企業(yè)的發(fā)展是非常不利的?，F(xiàn)出當代人際交往中理性的一面。因而該研究遵循差序格方面,同一網絡圈層具有同質性,農民自身的地位和水平決局將農民的關系網絡劃分為強關系、弱關系和無連帶關系3定了“質”的地位和水平。企業(yè)發(fā)展需要的是人才和創(chuàng)新,因個圈層。在創(chuàng)業(yè)的不同階段這3個圈層的作用是有差異的而農民企業(yè)發(fā)展需要植入異質性的人才,這樣才能讓企業(yè)充在機會識別階段弱關系則能提供比強關系更多的信息,這是滿活力,實現(xiàn)創(chuàng)新;另一方面強關系內部是以中國傳統(tǒng)的由于弱關系能在其中扮演“橋梁”的作用;創(chuàng)業(yè)融資階段能夠“倫理”為支撐,這種“倫理”很多方面都具有繁縟性與滯后起到更大作用的是強關系,這是由于強關系內部屬于一個共性,這與企業(yè)的高效率及創(chuàng)新性是完全相悖的。總之,雖然同體,具有很強的認同感和情感基礎;在企業(yè)發(fā)展階段,弱關強關系內部之間存在著其他關系所不能擁有的情感與信任,系和無連帶關系則顯得更有優(yōu)勢,并且無連帶關系向弱關系這些對于企業(yè)發(fā)展固然重要,但由于農民的強關系網絡范的轉化對于優(yōu)化農民的關系網絡結構,擴大網絡范圍,提高圍、地位及結構的局限導致其對于農民企業(yè)很難在發(fā)展階段網絡地位,以促進企業(yè)發(fā)展都具有重要意義帶來預期的作用和影響,如果強關系的勢力大量植入到農民創(chuàng)業(yè)是一個理性經濟行為,農民只有理性認識不同關系企業(yè)內部很可能給企業(yè)發(fā)展帶來不良影響。圈層在創(chuàng)業(yè)不同時期的不同作用,才能充分挖掘嵌入在關系與強關系相反,農民的弱關系和無連帶關系是農民企業(yè)網絡中的創(chuàng)業(yè)資源,實現(xiàn)成功創(chuàng)業(yè)。發(fā)展中資源獲取的重要紐帶。因為弱關系和無連帶關系網參考文獻絡與農民自身之間具有很強的異質性,這種異質性恰恰是嵌1初明達,農民創(chuàng)業(yè)可選擇類型研究[.調研開世界,208(3):2-31入在社會網絡中的資源,對于農民企業(yè)發(fā)展具有重要作用[2]張幃陳琳純業(yè)者的人力資本和社會資本對創(chuàng)業(yè)過程的影響[J]技術經濟,20(8):2-27農民與弱關系和無連帶關系之間的交換更多的是工具性的,[3]邊燕杰社會資本研究[J].學習與探索,20(2):39尤其是無連帶關系,在沒有情感攪和其中的情況下,每個個[4]米卿,趙立瑩農民創(chuàng)業(yè)的制約因素分析及對策探索[J中國農村教育,206(1):27-28體會表現(xiàn)出更理性的一面,對企業(yè)的發(fā)展會更有利。對于無[5]費孝通鄉(xiāng)土中國M]南京:江蘇文藝出版社,200:25-32.連帶關系,在某種程度上是潛在的弱關系,面對現(xiàn)代強大的.[6冬平果臣社會網絡研究的理論模式綜述,廣西社會科學信息交換體系,無連帶關系之間會通過各種媒介獲取共同需[7] GRANOVETTER M. The strength of weak ties[J]. American Journal of求信息而產生聯(lián)系,如企業(yè)通過網絡獲得訂單,在“一回生ciey,1973,78(6):1360-1380[8]邊燕杰找回強關系:中國的間接關系、網絡橋梁和求職[J.國外社會二回熟,三回就是好朋友”這種信條下由無連帶關系向弱關學,1998(2):50-65系的轉變是非常便捷和順理成章的,農民企業(yè)發(fā)展過程中就9黃光圖人情與面子C楊國樞,李亦園,文崇一現(xiàn)代化與中國化論需要抓住這些機會,不斷擴大自己的網絡范圍,優(yōu)化自身的10]彭華濤,謝科范創(chuàng)業(yè)社會網絡的概念界定及拓展分析[].學術論壇,2005(2):75-78網絡結構提高自己的網絡地位,為企業(yè)發(fā)展獲取更多契機。[1梁漱溟,中國文化要義M],上海:上海人民出版社,005:0-79“十十十…+·++“““+““““十“十“+“+“十十“十十”十+““+““+#“+“++““+“+十“+“十“+“++(上接第4849頁)of some Brazilian municipal and industrial sludges [J]. Bioresource Tech參考文獻nology,2000,74:103-10[8]SHEN L, ZHANG D K Anexperimental study of oil recovery from sewage[1]FONT R, FULLANA A, CONESA J. Kineti models for the pyrolysis andsludge by low-temperature pyrolysis in a fluidised-bed. School of Chemi-combustion of two types of sewage sludge[J].J Anal Appl Pyrolysis, 2005cal Engineering [J]. Australia Fuel, 2003, 82: 465-472.74(1):429-438.[9] DOSHI V A. 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