摘要
随着树脂类制品在家具、交通、建筑、汽车等行业的广泛应用，由此产生了大量树脂类废弃物亟待合理高效处理处置。本文针对填埋和焚烧处置占用了大量土地且易引发二次污染，提出将生物质与废旧脲醛树脂共热解，以期克服树脂单独热解产生腐蚀性氮化物以及处理不当造成二次污染的问题，经压缩成型、热解、活化等过程，实现了废旧树脂向可燃气、燃油与生物炭吸附剂的高效资源与能源转化。 本研究将生物质与脲醛树脂进行共热解处理，实现生物质与脲醛树脂的协同处理，解决了废旧脲醛树脂传统堆砌、填埋和焚烧处理存在的诸多问题，为我国废弃生物质与废旧树脂资源化利用提供一定的理论依据。 通过球团制备实验与强度分析，揭示了造球成型工艺流程及工况参数对球团机械强度的影响规律，掌握了高强度球团的制备方法与强度调控机制;采用热重分析法与在线产物特性分析，结合单组分、共混球团热解行为与动力学特性研究，详细给出了共混球团的热解机理;利用热解装置对影响球团热解产物分布特征的影响因素进行了考察，对产物组分变化规律进行了探讨;对活化后热解炭的微观形貌与孔隙结构特征进行了表征，对其吸附CO2性能进行了评价。本文得到如下结论: （1）加热温度对球团强度影响明显，在常温到800℃温度范围内，球团强度随温度的升高而下降;增加脲醛树脂含量会降低球团抗压强度，在200℃热解温度下，脲醛树脂混入量由0％增至100％,球团强度下降71.14％;当生物质与脲醛树脂共混质量比1∶0,粘结剂添加量5％,升温速率15℃/min,加热温度为200℃时，球团抗压强度达到最高511.43N。 （2）球团热解转化率小于50％时，共混球团所需活化能大于单组分球团热解所需活化能，表明脲醛树脂降低了共混球团的反应活性。动力学分析发现生物质与脲醛树脂在热解过程中存在互相抑制作用。当球团热解转化率大于50％时，共混球团热解所需活化能处于单物料球团活化能之间，表明共热解提高热解反应活性,且随着脲醛树脂含量增加，活性提高越明显。 （3）对共混球团热解产物分布规律与影响因素进行探讨发现，随着共热解温度升高，气相产物产率逐渐增加，固相产物产率下降;在相同热解温度下，随着脲醛树脂含量增加，热解液相和固相产物产率呈下降趋势，气相产物收率逐渐增加;气相产物中含氮化合物、CO2和NO随着球团中脲醛树脂混入量的增加均有增多;液相产物的质谱图表明，生物质与脲醛树脂相互作用促进了大分子苯酚衍生物、脂类和酮类的分解，产生了更多的小分子酸类，醇类;脲醛树脂含量对固相产物的微观形貌和孔隙结构有较大影响，当生物质与脲醛树脂质量比为5∶1时，热解炭表面孔隙结构发达;脲醛树脂添加量进一步增加，热解炭表面塌陷，孔隙闭合。 (4)以CO2吸附量作为评价指标，活性炭最优制备条件为生物质∶脲醛树脂质量比为5∶1、碱炭比为1∶1、活化温度650℃、活化时间2.5h。此条件下活性炭的孔隙结构发达，微孔所占比例较多，该条件制备的活性炭在25℃和1bar条件下CO2吸附量可达6mmol/g。
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