秸秆机械热力脱水液中碱金属的膜分离回收技术

【摘要】： 稻麦秸秆是我国农村常见的农业废弃物，具有分布广、资源量大等特点，对这类生物质原料的能源化利用对于缓解我国日益严峻的农村能源和环境问题具有重大的意义。然而由于其普遍富含钾、钠等碱金属，在常见的燃烧、气化等利用过程中产生了诸多的问题，如床层反应器内聚团、受热面玷污、结渣以及金属高温腐蚀等，这些已经成为阻碍秸秆大规模能源化利用的主要障碍。秸秆机械热力脱水可以有效降低其中的碱金属含量，其产物对燃烧设备的腐蚀程度也随之减小，同时秸秆的燃烧值大大提高。 秸秆机械热力脱水液中富含碱金属和有机物，如何更有效更合理更经济的处理秸秆机械热力脱水液并回收废水中的资源，从而实现“无害化”和“资源化”。本文以秸秆机械热力脱水液治理回收的需要为出发点，研究了膜分离技术处理秸秆机械热力脱水液并回收资源工艺的参数条件，为实际工程应用提供了参考。 实验研究了压力、温度、pH值、运行时间以及料液浓度对纳滤膜以及反渗透膜分离性能的影响。研究表明：采用膜分离技术可以将秸秆机械热力脱水液浓缩100倍，大大减少了料液的体积，从而达到分离回收的要求。纳滤阶段在压力(ΔP)=0.8MPa、温度(T)=20℃的运行条件下，将料液浓缩10倍；料液中K离子浓度由102.2mg/L浓缩为931.8mg/L；COD由343.5mg/L浓缩为2519mg/L。浓缩初期，透过液K离子浓度为1.43mg/L；COD浓度为152.9mg/L。浓缩10倍后，透过液K离子浓度为33.27mg/L，COD浓度为491.5mg/L。反渗透阶段在压力(ΔP)=1.0MPa、温度(T)=20℃的运行条件下，能将料液再浓缩10倍；料液中K离子浓度由1108mg/L浓缩为10625mg/L：COD由2403mg/L浓缩为16993mg/L。浓缩初期，透过液K离子浓度为20.05mg/L；COD浓度为315mg/L。浓缩10倍后，透过液K离子浓度为329.38mg/L；COD浓度为5482mg/L。 论文的研究是对膜技术处理秸秆机械热力脱水液的初步探讨。实验结果对膜处理秸秆机械热力脱水液的实际工程具有参考价值和指导意义。 【关键词】：膜分离 钠滤 反渗透 浓缩 秸秆机械热力脱水液
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S216.2;S38
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 课题研究的意义和内容9-23
• 1.1 课题研究的意义9-12
• 1.1.1 生物质能能源化的背景9
• 1.1.2 我国秸秆利用现状9-12
• 1.2 生物质利用过程中的碱金属问题及危害12-16
• 1.2.1 碱金属引发的受热面沾污、沉积问题13-14
• 1.2.2 碱金属引发的炉内结渣、聚团问题14-15
• 1.2.3 碱金属对燃气轮机的危害15-16
• 1.3 农作物秸秆中钾元素的回收与利用16-20
• 1.3.1 我国农村作物秸秆的数量、分布与特点16
• 1.3.2 主要种类秸秆钾元素含量调查16-17
• 1.3.3 钾素的回收提取途径17-20
• 1.4 论文的选题、主要研究内容及技术路线20-22
• 1.4.1 研究目的20-21
• 1.4.2 研究内容21
• 1.4.3 拟解决的关键问题21
• 1.4.4 研究思路和技术路线21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 膜分离技术的基础理论23-39
• 2.1 膜分离技术概述23-24
• 2.2 反渗透膜技术24-29
• 2.2.1 反渗透的基本原理24-26
• 2.2.2 反渗透膜的传质机理26-29
• 2.3 纳滤膜技术29-36
• 2.3.1 纳滤膜的定义及发展概况29-30
• 2.3.2 纳滤膜的分离模型30-36
• 2.4 影响膜性能的因素36-37
• 2.4.1 回收率/转变率36
• 2.4.2 温度36-37
• 2.4.3 压力37
• 2.4.4 压密37
• 2.4.5 浓差极化37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 实验器材、方法和分析项目39-44
• 3.1 实验器材39-40
• 3.1.1 实验用膜39
• 3.1.2 分析测试仪器39-40
• 3.2 实验装置40
• 3.3 实验方式和程序40-41
• 3.3.1 实验方式40
• 3.3.2 实验程序40-41
• 3.4 分析测试方法41-43
• 3.4.1 膜通量的测定41
• 3.4.2 钾离子的测定41-42
• 3.4.3 COD_(cr)的测定方法42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 膜分离浓缩的实验研究44-68
• 4.1 实验概况44-45
• 4.1.1 分离浓缩的目的44
• 4.1.2 膜分离工艺流程的确定44
• 4.1.3 实验所用料液44-45
• 4.2 纳滤膜分离性能实验45-57
• 4.2.1 实验方法45
• 4.2.2 实验结果及现象分析45-57
• 4.3 反渗透膜分离性能实验57-66
• 4.3.1 实验方法57
• 4.3.2 实验结果及现象分析57-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第五章 膜污染及其清洗保存技术68-72
• 5.1 膜的污染及其过程68
• 5.2 影响膜污染的因素68-69
• 5.3 膜的清洗方法69-70
• 5.4 实验用膜的污染及清洗方法70
• 5.5 膜的保存方法70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 社会效益分析72
• 6.2 课题实施的可能性分析72
• 6.3 结论与展望72-74
• 参考文献74-76
• 致谢76

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