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抗生素菌渣热解N官能团变化特征及其与NOx前驱物关系研究
  • ISSN号:0253-2409
  • 期刊名称:《燃料化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK6[动力工程及工程热物理—生物能]
  • 作者机构:[1]中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源重点实验室,广东广州510640, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(51676195,51661145022)资助
中文摘要:

以青霉素菌渣(PMW)和土霉素菌渣(TMW)为对象,在水平管式反应器中进行快速热解,采用X射线光电子能谱(XPS)表征和化学吸收-分光光度定量分析方法,研究了抗生素菌渣热解N官能团变化特征及其与NOx前驱物的关系。结果表明,菌渣燃料N官能团分为无机N(N-IN)和蛋白质及其水解产物N(N-A)两种。决定菌渣NOx前驱物以NH3-N为主,N官能团主要为N-A,PMW占81.1%、TMW占59.0%。在低温区间,N-IN在150-250℃分解和N-A在250-450℃转化,为NH3-N主要来源;PM W和TM W产率分别为20.9%和25.6%,而HCN-N产率小于2%,基本与燃料N官能团特征无关;该阶段伴随吡啶N(N-6)和吡咯N(N-5)的生成及转化,峰值在350-400℃。在高温区间,半焦N反应,主要是N-6和N-5的转化,为NH3-N和部分HCN-N的来源;该阶段伴随少量更稳定质子化吡啶N(N-Q)和氮氧化物N(N-X)生成。由于N-IN和不稳定N-A低温下会快速分解,250-300℃下菌渣半焦N去除高达40%、能量损失可控制在25%,因此,采用合适低温热解处理菌渣,在保证能量前提下可有效去除燃料中的N。

英文摘要:

On the basis of rapid pyrolysis of two antibiotic mycelial wastes( AMWs),viz.,penicillin mycelia waste( PMW) and terramycinmycelial waste( TMW),in a horizontal tubular quartz reactor,evolution of nitrogen functionalities and their relation to NOx precursors were investigated with the help of XPS and chemical absorption-spectrophotometry methods. The results indicate that inorganic-N( N-IN) and amide-N/amine-N/amino-N( N-A) are two kinds of nitrogen functionalities in the raw AMWs samples, determining the predominance of NH3-N among NOx precursors. N-A is found to be the main one with the proportion of 81.1%and 59. 0% for PMW and TMW,respectively. At low temperatures,the decomposition of N-IN and the conversion of N-A mainly occur at 150-250 ℃ and 250-450 ℃,respectively,which are two routes for most NH3-N with yields of 20.9%( PMW) and 25.6%( TMW). While HCN-N is produced with a small amount less than 2%,having no relationship with the characteristics of nitrogen functionalities in fuels. Besides,pyridinic-N( N-6) and pyrrolic-N( N-5) are also formed and then converted with peak values at 350-400 ℃. At high temperatures,the conversion of N-6 and N-5 is prevailing,leading to the basically equal increments on NH3-N and HCN-N. Simultaneously,a minor amount of more stable quaternary nitrogen( N-Q) and N-oxide( N-X) is produced. Typically,due to the rapid decomposition of N-IN and labile N-A at low-temperature pyrolysis,nitrogen removal can reach up to 40% while energy loss can be controlled within 25% when pyrolyzing at 250-300 ℃. As a result,low-temperature pyrolysis could be an effective method for nitrogen removal whereas preserving the energy in AMWs.

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期刊信息
  • 《燃料化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:王建国
  • 地址:太原市桃园南路27号中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:rlhx@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025214
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2409
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1140/TQ
  • 邮发代号:22-50
  • 获奖情况:
  • 获国家优秀期刊三等奖,中科院优秀期刊二等奖,华北优秀期刊奖和山西省一级期刊,《中国学术期刊(光盘版)检索与评价资料规范》优秀奖,2001年获新闻出版总署授予的“中国期刊方阵“双效...,连续十五年获山东省一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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