稻壳预处理结合流化床燃烧制备纳米SiO 2 的试验研究

发布时间：2022-05-08 17:39

　　活性稻壳灰中富含大量无定形纳米硅,可作为经济性原材料广泛应用于各工业领域。我国稻壳年产量巨大,资源丰富,通过稻壳燃烧产生蒸汽/热水的同时制备活性稻壳灰（纳米SiO₂）是一种高效的资源化利用方式。但稻壳燃烧过程存在的关键问题是:（1）稻壳中金属杂质（碱金属）在燃烧过程中会与SiO₂发生熔融反应,不仅降低了稻壳的燃烧效率,还会严重影响稻壳灰的质量;（2）实验室传统燃烧设备不能稳定燃烧和不连续运行等问题严重制约着稻壳燃烧制备纳米SiO₂工艺的工业应用。本文提出将稻壳预处理和循环流化床燃烧相结合制备纳米SiO₂的方法。在此基础上,系统地研究酸预处理条件下稻壳中金属杂质的浸出行为和浸出机制,并优化预处理工艺参数。基于优化预处理条件,在小型流化床试验台和兆瓦级双循环流化床锅炉中进行稻壳燃烧试验制备活性稻壳灰,并分析稻壳灰的理化特性。上述研究将为稻壳资源化利用和纳米SiO₂的制备技术提供实验依据。本文首先将复杂的酸预处理过程简化,在此基础上从化学成分、微观组织结构和活性等方面对比分析经几种常... 

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 稻壳灰的应用现状及前景
        1.2.1 单质硅和硅基复合材料的制备
        1.2.2 稻壳灰在建筑领域中的应用
        1.2.3 稻壳灰作为吸附剂和催化剂
        1.2.4 稻壳灰用于硅胶制备
        1.2.5 稻壳灰在前沿技术领域的应用
    1.3 稻壳燃烧制备稻壳灰(纳米SiO_2)的研究现状
        1.3.1 纳米SiO_2制备方法
        1.3.2 燃烧温度对稻壳灰的影响
        1.3.3 稻壳燃烧设备
        1.3.4 稻壳流化床燃烧的研究现状及存在问题
    1.4 稻壳预处理的研究进展及现状
        1.4.1 稻壳预处理方法
        1.4.2 稻壳酸预处理的研究现状及分析
        1.4.3 稻壳酸预处理制备活性稻壳灰存在的问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 酸预处理对稻壳和稻壳灰特性的影响研究
    2.1 引言
    2.2 研究思路及方法
        2.2.1 研究思路
        2.2.2 研究方法
    2.3 稻壳中原始金属杂质含量及位置分布
    2.4 酸预处理后稻壳元素成分及结构变化
        2.4.1 酸对稻壳中金属杂质的浸出效果验证
        2.4.2 酸预处理对稻壳组织结构的影响
    2.5 酸预处理对稻壳灰的改性效果
        2.5.1 酸预处理后稻壳灰的物理化学特性分析
        2.5.2 酸预处理后燃烧温度对稻壳灰特性的影响分析
    2.6 本章小结
第3章 酸预处理条件下稻壳金属杂质浸出的优化分析
    3.1 引言
    3.2 研究思路及方法
        3.2.1 研究思路
        3.2.2 研究方法
    3.3 正交试验结果分析
        3.3.1 初步评估
        3.3.2 多因素方差(ANOVA)分析
        3.3.3 最优因素水平组合分析
    3.4 双因素回归分析
        3.4.1 模型诊断和精度检验
        3.4.2 响应回归分析
    3.5 最终优化条件确定
    3.6 本章小结
第4章 酸预处理过程中稻壳金属杂质的浸出特性及动力学研究
    4.1 引言
    4.2 研究思路及方法
        4.2.1 研究思路
        4.2.2 研究方法
        4.2.3 生物质元素成分分析
    4.3 稻壳的浸出特性
        4.3.1 浸出液中的化学成分分析
        4.3.2 伴随酸预处理过程的稻壳水解情况
        4.3.3 预处理参数对稻壳中金属杂质的浸出影响
    4.4 稻壳中金属杂质的浸出动力学研究
        4.4.1 浸出动力学分析方法及模型
        4.4.2 浸出曲线拟合结果分析
        4.4.3 浸出模型验证
    4.5 金属杂质的赋存形态及分布
    4.6 本章小结
第5章 酸预处理稻壳流化床燃烧制备纳米SiO_2的小试试验研究
    5.1 引言
    5.2 研究思路及方法
        5.2.1 研究思路
        5.2.2 研究方法
    5.3 酸预处理对稻壳燃料特性的影响
    5.4 酸预处理对稻壳流化床燃烧状况的改善
    5.5 酸预处理对流化床所得稻壳灰性能的影响
        5.5.1 稻壳灰的理化特性分析
        5.5.2 燃烧温度对稻壳灰影响的弱化
    5.6 本章小结
第6章 酸预处理稻壳循环流化床燃烧制备纳米SiO_2的中试试验研究
    6.1 引言
    6.2 研究思路及方法
        6.2.1 研究思路
        6.2.2 研究方法
    6.3 酸预处理稻壳的D-CFB燃烧试验结果分析
        6.3.1 稻壳的工业化酸预处理结果分析
        6.3.2 稻壳在D-CFB中的实际燃烧情况
        6.3.3 稻壳灰理化特性表征
    6.4 工业应用性能分析
        6.4.1 不同条件稻壳灰的性能对比
        6.4.2 稻壳灰与国家标准的性能对比
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]稻壳灰负载氯磺酸催化苯并咪唑化合物的合成研究[J]. 雷英杰,丁玫,吴新世,姚庆佳.  化学试剂. 2017(07)
[2]稻壳灰处理电泳废水中的锌和镍[J]. 李永亮,李健,牟学军,邱阳,王颖,李桂莲,于亭亭.  电镀与精饰. 2017(01)
[3]准东煤与稻壳混烧中颗粒物的生成特性[J]. 曾宪鹏,于敦喜,修毓,樊斌,吴建群,杜一帆,喻鑫,姚洪,徐明厚.  中国电机工程学报. 2016(16)
[4]化学沉淀法制备纳米SiO2颗粒[J]. 胡彦伟,程珙,李浩然,何玉荣.  化工学报. 2016(S1)
[5]锂基吸附强化乙醇水蒸气重整动力学研究[J]. 乔霄鹏,郭欣,冯于川,罗重奎,郑楚光.  工程热物理学报. 2016(07)
[6]稻壳快速热解制取生物质油的试验研究[J]. 余阳阳,李洪亮,鲁志远,刘利平,白净,陈俊英.  化工进展. 2016(07)
[7]稻壳生物质资源利用技术研究进展[J]. 何文修,张智亮,计建炳.  化工进展. 2016(05)
[8]稻壳灰制水玻璃及其对粉煤灰活性的激发效果[J]. 宋学锋,李芳菲.  硅酸盐通报. 2016(02)
[9]高效利用稻壳联产木糖、多孔炭和二氧化硅[J]. 李赢,石刚,张梁,李由然,石贵阳,倪才华.  高等学校化学学报. 2015(08)
[10]稻壳灰沉淀法制备白炭黑的研究进展[J]. 余维金,应浩,王燕杰.  化工新型材料. 2015(05)

博士论文
[1]生物质热化学利用过程中无机矿物质转化规律及灰熔融特性研究[D]. 杜胜磊.华中科技大学 2014
[2]生物质热解气化过程中内在碱金属、碱土金属的迁移及催化特性研究[D]. 江龙.华中科技大学 2013
[3]生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究[D]. 尚琳琳.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[4]稻壳资源的综合利用研究[D]. 任素霞.吉林大学 2009

硕士论文
[1]稻壳灰中二氧化硅的利用[D]. 杨柳.吉林大学 2015
[2]稻壳预处理对稻壳灰的影响研究[D]. 陈佩.哈尔滨工业大学 2014
[3]稻壳的综合利用[D]. 杨君.大连工业大学 2011
[4]高活性稻壳SiO2的制备及其在超高性能混凝土中的应用[D]. 蔡瑞环.暨南大学 2008



本文编号：3652088