毕业论文开题报告：生物质与聚苯乙烯泡沫共热解实验研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
毕业论文开题报告：生物质与聚苯乙烯泡沫共热解实验研究

课题名称 生物质（甘蔗渣、芦苇叶）与聚苯乙烯泡沫共热解实验研究
设计（论文）类型
（划√） 工程设计 应用研究 开发研究 基础研究 其它
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1、本课题的的研究目的和意义：
生物质是直接或间接地来源于植物光合作用而产生的各种有机体，包括动植物和微生物。生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而蕴藏在生物质内部的一种能量形式，是一种以生物质为载体的能量。生物质能源，因其环境污染物质释放量少、对环境无污染(相对矿物能源而言)、使用范围广(相对风能、地热能)、使用安全(相对核能)可进行生物降解，而成为当今国际上新能源开发的热点。
聚苯乙烯泡沫在现代的社会生活中广泛应用。因其具有不易腐烂，不易转化降解，故成为了“白色污染”的主要污染物之一。传统的处理聚苯乙烯泡沫的途径大多为掩埋、焚烧等，这不仅对环境造成了二次污染，而且不利于回收再利用其中的苯乙烯单体及苯乙烯衍生物。本课题研究采用裂解回收的方法，能够最大程度的减少_物质生成而造成二次污染，创造较好的经济的效益和社会效益。
本课题利用热重分析数据研究生物质与聚苯乙烯泡沫共热解过程，考察生物质和聚苯乙烯泡沫共热解的特性，并根据热重曲线获得动力学参数
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]在真空条件下对聚苯乙烯泡沫进行了快速热解，反应温度为700～875℃，所得的液相产物主要是苯乙烯单体，气相产物主要是C1～C4烃。研究发现，在750℃时，液体收率最大，而苯乙烯单体825℃时产率最高。较高温度可减少固体残留，增加气相产率和总转化率，且聚苯乙烯泡沫的颗粒越细，气相产率越大，总转化率也越高。Miranda等[6], McNeill等[7]在500℃时对聚苯乙烯进行真空热解，所得产物中轻油占58.58%，重油占40.72%，其中主要为苯乙烯的二聚体和三聚体，说明反应条件显著影响产物的分布。
聚烯烃类聚合物，如聚苯乙烯，包含了大约14%的氢。在与生物质共同热解时这些聚合物可提供氢气，并且可增加液体产物。一些研究表明热解技术能成功地把木质生物质和聚苯乙烯混合物转化为液体，而过程的操作条件决定了这些产物的产率。
Marin等[8]研究了生物质与聚烯烃质量比为1∶1混合共热解所得液相产物，产率达50%以上，通过分析表明，轻质液相产物中只含有烯烃、烷烃和一些芳香烃(苯、甲苯和二甲苯)，这些物质主要来自聚烯烃，含3n个碳原子的2-烯主要来自生物质，重质液相产物80%以上是大分子的烯烃和石蜡。Jakab等[9]对生物质与聚烯烃混合共热解的研究表明，在温度为400℃的实验条件下，生物质已完全热解，对生物质及生物质与塑料混合物分别进行热重分析清楚的表明，生物质的热解是独立的，并且热解失重发生在400℃以下。而且这些研究均表明，生物质与废塑料共热解具有明显的协同作用，由此说明生物质与废塑料的共热解反应存在潜在的应用前景。
3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
主要研究内容：
（1） 对生物质组成进行分析，确定甘蔗渣、芦苇叶中木质素、纤维素、半纤维素含量，对生物质及聚苯乙烯泡沫塑料进行工业分析。
（2） 热重分析研究生物质、聚苯乙烯泡沫单独热解和生物质与聚苯乙烯泡沫共热解时的热解特性，考察升温速率、生物质掺混比例等操作条件对共热解过程的影响，同时研究不同种类生物质对聚苯乙烯泡沫塑料热解的协同作用，初步分析协同作用机理。
（3） 研究生物质与聚苯乙烯泡沫共热解动力学研究。
成果形式：提交毕业论文，内含本课题全部研究结果。
4、拟解决的关键问题：
（1） 生物质中木质素、纤维素和半纤维素含量的测定。
（2） 生物质对聚苯乙烯泡沫塑料热解协同作用的判定以及协同作用机理的初步分析。
（3） 生物质与聚苯乙烯泡沫共热解动力学模型的选取。
5、研究思路、方法和步骤：
（1）原材料准备
首先采集样品甘蔗渣、芦苇叶，然后对其清洗，烘干，再用粉碎机将其粉碎，用90目和200目的分样筛将其筛分。
（2）甘蔗渣、芦苇叶含量的测定
甘蔗渣、芦苇叶中木质素、纤维素和半纤维素含量采用范氏（Van Soest）的洗涤纤维分析法测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）。
（3）原料工业分析
采用GB/T212-2001方法对甘蔗渣、芦苇叶和聚苯乙烯泡沫塑料进行工业分析，测定其中水分、灰分及挥发分含量。
（4）热重分析研究生物质和聚苯乙烯泡沫塑料共热解特性研究
采用日本Shimadzu DTG-60H热重分析仪，装料量约10mg，在氮气氛围内热解，氮气流量为100mL／min，研究生物质和聚苯乙烯泡沫塑料热解特性，考察升温速率和生物质掺混比例对共热解过程的影响。
（5）热重分析研究生物质对聚苯乙烯泡沫塑料热解的协同作用
利用热重分析获得的两种生物质和聚苯乙烯泡沫塑料共热解的DTG曲线，通过计算混合样品失重率增加量△W获得生物质（甘蔗渣、芦苇叶）对聚苯乙烯泡沫的协同作用规律。
（6）生物质和聚苯乙烯泡沫塑料共热解动力学研究
利用热重分析获得的两种生物质和聚苯乙烯泡沫塑料共热解的DTG曲线，选取适当的动力学模型，并进行动力学参数计算和动力学研究。
6、本课题的进度安排：
2011-2012 学年上学期
10.10-10.23 查阅文献，资料收集，了解课题。
10.24-11.06 制定实验方案，准备实验。采集甘蔗渣、芦苇叶和聚苯乙烯泡沫塑料，洗净、烘干、粉碎，分别将这三种物质过90目筛、200目筛；准备分析试剂。
11.07-11.20 测定生物质中木质素、纤维素和半纤维素含量；对生物质和聚苯乙烯泡沫塑料进行工业分析。
11.21-12.30 进行生物质和聚苯乙烯泡沫塑料的单独热解和混合热解实验。
2011-2012 学年下学期
02.13-02.26 处理实验数据，分析、总结前期实验结果，补充实验
02.27-04.15 总结实验结果，撰写开题报告及论文初稿。 ……（未完，全文共4961字，当前仅显示2506字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文开题报告：生物质与聚苯乙烯泡沫共热解实验研究》）