污泥热解过程中焦的表面孔隙结构分形生长.pdf

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1、第38卷第3期燃料化学学报Vn1．38No32010年6月JournalofFuelChemistryandTechnologyJun．2010文章编号：0253-2409(2010)03-06—374污泥热解过程中焦的表面孔隙结构分形生长王贤华，鞠付栋，陈汉平，杨海平，张世红(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：主要对污水污泥在高温热解和低温热解条件下热解焦炭的表面孔隙结构特性进行了研究。结果表明，污泥热解过程中随着挥发分的析出，污泥热解焦炭的孔隙结构逐渐发达。低温和高温热解过程中挥发分的析出，使得孑L径为3．75nm的孔得到了极大的发展。通

2、过对污泥热解焦炭的N，吸附过程进行的分形分析发现，不同停留时间低温和高温热解焦炭的表面分形维数可以分为FD—l和FD一2。其中，FD—l主要表征了较大孑L(>0．86nm)的表面分形维数，FD一2则主要表征了超微孔(<0．86nm)的表面分形维数。随着热解停留时间的延长，FD一1和FD-2逐渐增大并趋于稳定。与高温热解焦炭的超微孑L表面分形维数相比低温热解焦炭出现了较大的增加，而较大孔的表面分形维数则相对低温热解焦炭未见有较大的改变。关键词：热解；焦炭；表面孔隙结构；分形生长；中图分类号：TK6文献标识码：AFractalgrowthofcharsurfacepores

3、tructureduringsewageslugepyrolysisWANGXiah—hua，JUFu—dong，CHENHan—ping，YANGHai—ping，ZHANGShi—hong(StateKeyLaboratoryofCoalCombustion，HuazhongUniversityofScience&Technology，Wuhan430074，China)Abstract：Thepresentworkfocusedontheevolutionofcharsurfacestructureduringpyrolysisofsewagesludge．Its

4、howsthatthecharporestructureisdevelopedgreatlyasthereleaseofvolatile．Bothhightemperatureandlowtemperaturepyrolysisincreasetheporewithadiameterof3．75nm．ThefractalanalysisofcharsurfacewithN2adsorptionshowsthattherearetwofractaldimensions：FD一1andFD一2，whicharemainlyaccountforthelargerpore(>0

5、．86nm)andultra·micropore(<0．86nm)fractalcharacteristics，respectively．TheincreaseinpyrolysisresidencetimeincreasestheFD一1andFD-2firstly，andthentendstobestable．TheFD一2increasesgreatlyathightemperaturepyrolysiscomparedwiththatatlowtemperature，whichshowsagreatdevelopmentinultra—micropore，whi

6、leFD一1iSnotthecase．Keywords：pyrolysis；char；surfacestructure；fractalgrowth随着城市化的发展和社会环保水平的提高，城焦炭等。在气化过程中，污泥焦炭的表面孑L隙结构市污水污泥的产量逐年增加。据统计，2007年中国特性则直接决定了污泥的气化反应速率。掌握焦炭污水污泥产量达到了900多万吨，并且以每年10％特性，对污泥气化技术的发展应用具有重要的意义。的速率增长¨J。污泥成分很复杂，是由多种微生物因此，本研究对污泥焦炭的表面孑L隙结构特性进行形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集了研究，并结合分形理论

7、对焦炭表面的孔隙结构变合体。污泥中除含有大量的水分外(可高达80％以化规律进行了分析。上)，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及1实验部分一些病原微生物和寄生虫卵等。为防止造成进1．1样品特性实验选用的污泥为广东某污水处一步的污染必须对污泥进行无害化、减量化和资源理厂产生的污水污泥，样品基本特性分析见表1。化的处理。目前，污泥处理方法大体有卫生填埋、土1．2实验过程实验仪器选用电加热水平管式炉，地利用和热化学处理等’。卫生填埋和土地利用见图1。实验过程中首先将反应器加热到设定温度由于存在对于水体的潜在污染而受到了一定程度的限制。相比来