畢業(yè)論文開題報告：生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解實驗研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
畢業(yè)論文開題報告：生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解實驗研究

課題名稱 生物質(zhì)（甘蔗渣、蘆葦葉）與聚苯乙烯泡沫共熱解實驗研究
設(shè)計（論文）類型
（劃√） 工程設(shè)計 應(yīng)用研究 開發(fā)研究 基礎(chǔ)研究 其它
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1、本課題的的研究目的和意義：
生物質(zhì)是直接或間接地來源于植物光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，包括動植物和微生物。生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而蘊藏在生物質(zhì)內(nèi)部的一種能量形式，是一種以生物質(zhì)為載體的能量。生物質(zhì)能源，因其環(huán)境污染物質(zhì)釋放量少、對環(huán)境無污染(相對礦物能源而言)、使用范圍廣(相對風(fēng)能、地?zé)崮?、使用安全(相對核能)可進行生物降解，而成為當(dāng)今國際上新能源開發(fā)的熱點。
聚苯乙烯泡沫在現(xiàn)代的社會生活中廣泛應(yīng)用。因其具有不易腐爛，不易轉(zhuǎn)化降解，故成為了“白色污染”的主要污染物之一。傳統(tǒng)的處理聚苯乙烯泡沫的途徑大多為掩埋、焚燒等，這不僅對環(huán)境造成了二次污染，而且不利于回收再利用其中的苯乙烯單體及苯乙烯衍生物。本課題研究采用裂解回收的方法，能夠最大程度的減少有害物質(zhì)生成而造成二次污染，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟的效益和社會效益。
本課題利用熱重分析數(shù)據(jù)研究生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解過程，考察生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫共熱解的特性，并根據(jù)熱重曲線獲得動力學(xué)參數(shù)
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]在真空條件下對聚苯乙烯泡沫進行了快速熱解，反應(yīng)溫度為700～875℃，所得的液相產(chǎn)物主要是苯乙烯單體，氣相產(chǎn)物主要是C1～C4烴。研究發(fā)現(xiàn)，在750℃時，液體收率最大，而苯乙烯單體825℃時產(chǎn)率最高。較高溫度可減少固體殘留，增加氣相產(chǎn)率和總轉(zhuǎn)化率，且聚苯乙烯泡沫的顆粒越細，氣相產(chǎn)率越大，總轉(zhuǎn)化率也越高。Miranda等[6], McNeill等[7]在500℃時對聚苯乙烯進行真空熱解，所得產(chǎn)物中輕油占58.58%，重油占40.72%，其中主要為苯乙烯的二聚體和三聚體，說明反應(yīng)條件顯著影響產(chǎn)物的分布。
聚烯烴類聚合物，如聚苯乙烯，包含了大約14%的氫。在與生物質(zhì)共同熱解時這些聚合物可提供氫氣，并且可增加液體產(chǎn)物。一些研究表明熱解技術(shù)能成功地把木質(zhì)生物質(zhì)和聚苯乙烯混合物轉(zhuǎn)化為液體，而過程的操作條件決定了這些產(chǎn)物的產(chǎn)率。
Marin等[8]研究了生物質(zhì)與聚烯烴質(zhì)量比為1∶1混合共熱解所得液相產(chǎn)物，產(chǎn)率達50%以上，通過分析表明，輕質(zhì)液相產(chǎn)物中只含有烯烴、烷烴和一些芳香烴(苯、甲苯和二甲苯)，這些物質(zhì)主要來自聚烯烴，含3n個碳原子的2-烯主要來自生物質(zhì)，重質(zhì)液相產(chǎn)物80%以上是大分子的烯烴和石蠟。Jakab等[9]對生物質(zhì)與聚烯烴混合共熱解的研究表明，在溫度為400℃的實驗條件下，生物質(zhì)已完全熱解，對生物質(zhì)及生物質(zhì)與塑料混合物分別進行熱重分析清楚的表明，生物質(zhì)的熱解是獨立的，并且熱解失重發(fā)生在400℃以下。而且這些研究均表明，生物質(zhì)與廢塑料共熱解具有明顯的協(xié)同作用，由此說明生物質(zhì)與廢塑料的共熱解反應(yīng)存在潛在的應(yīng)用前景。
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
主要研究內(nèi)容：
（1） 對生物質(zhì)組成進行分析，確定甘蔗渣、蘆葦葉中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素含量，對生物質(zhì)及聚苯乙烯泡沫塑料進行工業(yè)分析。
（2） 熱重分析研究生物質(zhì)、聚苯乙烯泡沫單獨熱解和生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解時的熱解特性，考察升溫速率、生物質(zhì)摻混比例等操作條件對共熱解過程的影響，同時研究不同種類生物質(zhì)對聚苯乙烯泡沫塑料熱解的協(xié)同作用，初步分析協(xié)同作用機理。
（3） 研究生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解動力學(xué)研究。
成果形式：提交畢業(yè)論文，內(nèi)含本課題全部研究結(jié)果。
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
（1） 生物質(zhì)中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量的測定。
（2） 生物質(zhì)對聚苯乙烯泡沫塑料熱解協(xié)同作用的判定以及協(xié)同作用機理的初步分析。
（3） 生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解動力學(xué)模型的選取。
5、研究思路、方法和步驟：
（1）原材料準(zhǔn)備
首先采集樣品甘蔗渣、蘆葦葉，然后對其清洗，烘干，再用粉碎機將其粉碎，用90目和200目的分樣篩將其篩分。
（2）甘蔗渣、蘆葦葉含量的測定
甘蔗渣、蘆葦葉中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量采用范氏（Van Soest）的洗滌纖維分析法測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。
（3）原料工業(yè)分析
采用GB/T212-2001方法對甘蔗渣、蘆葦葉和聚苯乙烯泡沫塑料進行工業(yè)分析，測定其中水分、灰分及揮發(fā)分含量。
（4）熱重分析研究生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料共熱解特性研究
采用日本Shimadzu DTG-60H熱重分析儀，裝料量約10mg，在氮氣氛圍內(nèi)熱解，氮氣流量為100mL／min，研究生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料熱解特性，考察升溫速率和生物質(zhì)摻混比例對共熱解過程的影響。
（5）熱重分析研究生物質(zhì)對聚苯乙烯泡沫塑料熱解的協(xié)同作用
利用熱重分析獲得的兩種生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料共熱解的DTG曲線，通過計算混合樣品失重率增加量△W獲得生物質(zhì)（甘蔗渣、蘆葦葉）對聚苯乙烯泡沫的協(xié)同作用規(guī)律。
（6）生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料共熱解動力學(xué)研究
利用熱重分析獲得的兩種生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料共熱解的DTG曲線，選取適當(dāng)?shù)膭恿W(xué)模型，并進行動力學(xué)參數(shù)計算和動力學(xué)研究。
6、本課題的進度安排：
2011-2012 學(xué)年上學(xué)期
10.10-10.23 查閱文獻，資料收集，了解課題。
10.24-11.06 制定實驗方案，準(zhǔn)備實驗。采集甘蔗渣、蘆葦葉和聚苯乙烯泡沫塑料，洗凈、烘干、粉碎，分別將這三種物質(zhì)過90目篩、200目篩；準(zhǔn)備分析試劑。
11.07-11.20 測定生物質(zhì)中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量；對生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料進行工業(yè)分析。
11.21-12.30 進行生物質(zhì)和聚苯乙烯泡沫塑料的單獨熱解和混合熱解實驗。
2011-2012 學(xué)年下學(xué)期
02.13-02.26 處理實驗數(shù)據(jù)，分析、總結(jié)前期實驗結(jié)果，補充實驗
02.27-04.15 總結(jié)實驗結(jié)果，撰寫開題報告及論文初稿。 ……（未完，全文共4961字，當(dāng)前僅顯示2506字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文開題報告：生物質(zhì)與聚苯乙烯泡沫共熱解實驗研究》）