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离子互换树脂应用在燃料乙醇水解糖酸液分离工艺中有着广阔的应用前景,对解决工业上以石灰石中和水解液的措施所导致的硫酸无法回收再运用,污染环境,乙醇产率低的等问题具有极其重要的意义。本文以离子排斥色谱法为理论研究根据,针对高浓度的糖酸液分离进行了系统的实验和理论研究,为工业中树脂的筛选和动力学研究提供基本数据。
在离子排斥色谱法分离糖酸的基本上,采用静态吸附的措施比较了五种国产工业树脂对糖溶液的吸附能力,初步筛选出001x4和syno7两种型号的树脂,做为木质纤维素水解糖酸液的分离工艺所需的离子互换树脂。并分析了不同温度、pH值、吸附时间、糖浓度等各因素对吸附效果的影响。成果表白:恒温水浴持续震荡12小时,在pH=,T=323K,初始浓度为10%(质量分数)时,001x4树脂对糖酸液中糖的吸附性能达到最佳,,%。通过对糖吸附动力学和热力学研究表白,001x4树脂对糖的吸附动力学可用拟二级动力学方程描述。
设计了树脂动态吸附分离实验装置,在进料糖浓度为10%、柱高60cm,分离温度27℃、—,测定了木质纤维素水解糖酸液的吸附操作穿透曲线。实验成果表白新柱和再生柱的穿透曲线基本一致,符合树脂对糖液和酸液的吸附一分离机理。证明树脂对混合糖酸液具有较好的分离能力,且再生后的树脂柱也具有良好的吸附一脱附性能。
核心词:燃料乙醇,酸值,离子互换树脂,静态吸附,穿透曲线
ABSTRACT
Ionexchangeresinsusedinfuelethanolacidhydrolysisofsugarseparationprocesshasbroadapplicationprospects,ithasgreatimportanceforthcommonlywayintheindustryUselimestonetoneutralizatehydrolysis,whichmeanlycausednosulfuricacidrecycling,pollutionoftheenvironment,lowethanolproductionrate,,didasystemExperimentalandTheoreticalStudyfortheacidseparationwithhighconcentrations,hydrolysisofcellulose,,throughstudyonstaticadsorptiontests,TheadsorptioncapacityofsugarsolutionbetweenfivekindsofdomesticindustrialresinWasexamined,The001x4andsyno7resinswerechosenusingstaticadsorption,,pHvalue,=,T=323K,theinitialsugarconcentrationof10%(bymass).Accordingtotheadsorptionkineticsandthermodynamicsofsugarsolution,theadsorptionkineticsequationof001x4onsugarsolutionwasavailabletothesecondorderkineticequation,,~,Feedconcentrationwasl0%(bymass),,
,whileregeneratedresinalsohasgoodadsorption—desorptionproperties.
KeyWords:Fuelethanol,Acidity,ion—exchangeresin,Staticadsorption,Breakthroughcurve
目录
绪论 1
1、研究目的 1
2、设计背景 1
3、作用及意义 1
1、文献综述 1
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2、实验部分 16
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3、阳离子互换树脂对水解液中糖液的吸附性能研究 24
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4、固定床动态吸附工艺及特性的研究 32
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结论 39
道谢 40
参照文献 41
绪论
1、研究目的
(1)本次设计研究,是完毕钠离子互换器PLC控制设计,是根据原有的手动控制互换器进行的改造设计。使学生进一步巩固和加深对所学的基本理论、基本技能和专业知识的灵活运用。
(2)培养学生综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力。
(3)培养学生的设计计算、文字体现、文献查阅、计算机应用、工具书使用等实践能力以及维稳资料的阅读和翻译的基本技能,使学生初步掌握科学研究的基本措施。
(4)使学生树立符合国情和生产实际的对的设计思想和观点,培养严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、敢于摸索、具有创新意识、善于与她人合伙的工作作风。
(5)是学生获得从事科研工作的初步训练、培养学生独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力,特别培养学生独立获取新知识的能力。
(6)培养学生对PLC进行实际应用的能力。
2、设计背景
随着工业化的发展,大量的生活和工业废水排入水体,使人类赖以生存的水源日益受到污染。人们生活水平不断的提高和健康条件的改善,对饮用水水质的规定越来越高。老式的混凝、沉淀、过滤和消毒解决工艺已很难满足日益严格的水质规定。多种水解决技术相继涌现。目前世界上水解决技术应用遍及化工、石油与石油化工、电子、纺织、冶金、环保、生物、医疗、轻工、核技术等领域,特别是近年来膜分离技术在水解决领域的规模应用,为我们展示了一种美好的前景。
除铁锰技术以及那离子互换技术作为前期水解决技术,显得尤为重要,在生产中,提高前期的水解决技术含量以及工作效率对于平常生活以及生产的意义显而易见。
3、作用及意义
改造后的那离子互换装置具有占地小、能耗低、出水水质优、解决效果好、对环境影响小等特点,是解决现代能源、资源和环境问题的新技术;提高了控制的精度以及控制的效率。是二十世纪水解决领域的优选技术。
1、文献综述
生物质是自然界中有生命的、可以生长的多种有机物质,重要涉及动植物和微生物。生物质能是由太阳能转化而来的以化学能形式储藏在生物质中的能量。
生物质的基本来源是绿色植物通过植物光合伙用把水和二氧化碳转化成为碳水化合物而形成的。生物质是地球上最大的可再生资源,与老式的矿物质燃料相比,生物质资源具有明显的长处,即可再生性和无污染性。随着资源和环境问题的突出以及生物质资源运用技术的F1趋成熟,生物质资源作为能源和化工原料的作用越来越重要,最后必将成为社会长期持续发展的基本支柱之一。它的运用对人类社会的可持续发展有着巨大的影响。随着环境问题的R趋严重,开发干净的可再生能源已成为急切的问题。
生物质由C,H,O,N,S,P等化学元素构成,被称为即时运用的绿色煤炭。它的长处如下。
(1)生物质资源分布十分广泛,远比石油丰富,可以不断再生,生物质能是地球上最一般的一种可再生能源。
(2)使用燃料乙醇、液态氢等生物质燃料应用于都市内燃机车辆,有助于保护环境。生物质含硫和含氮量均比较低,并且灰分份额也很小,燃烧后污染物排放量比化石燃料要小诸多,因此生物质燃料的应用不会像化石燃料同样引起和加剧温室效应。
(3)开发生物质能源,可以增进经济发展,发明更多的就业机会,具有经济与社会的双重效益。生物质的开发与运用,可以增进经济的发展和人民生活的改善,同步还具有向农村提供就业的潜力。
(4)生物质燃料的进一步开发,使得贫瘠的或被侵蚀的土地都得以充足运用,种植能源作物或植被可以改善土壤,改善生态环境,提高土地的运用限度。
生物质资源的众多特点决定了它在维持人类社会持续发展中具有不可替代的重要作用,但是作为燃料和化工原料资源,生物质资源也有局限性之处,尽管产量巨大,但是分布十分分散;并且产量受季节和气候等条件影响很大;生物质的体积大,能量密度低,不利于运送;有些含水易腐,储藏困难等口1。
目前研究较多的是生物质转化为燃料乙醇、生物柴油、有机酸等能源和基本有机化工产品。生物质转化过程涉及两个环节:①生物质在一定条件下水解产生糖类物质:②糖类物质通过发酵过程转化为燃料乙醇、有机酸、氢气等产品。
因此,生物质无论是转化为能源还是转化为基本有机化工产品的过程中都必需通过水解成糖类物质的核心技术口一。
图1-1生物质能转换技术重要类型
生物质技术的发展已有悠久的历史,但是此前由于时代和技术的限制,生物质转化运用上始终存在着使用方式简朴,运用率低等问题,如运用其燃烧而获取能源啪。
随着技术的发展,生物质转化技术不断改善,也使其转化运用率逐渐提高,在现代化工业中,锅炉燃烧采用现代化锅炉技术,不仅效率高并且可实现工业化生产。国内生物质的成型技术得到了一定发展,浙江大学、辽宁省能源研究所、西北农业大学等10余所高校、科研院所均研究和开发出生物质成型燃料技术和设备口41。
目前生物质运用研究开始迅速发展起来,先后开发了生物质气化、生物质液化、生物质发酵等技术,并获得一定的成果。生物质气化技术是目前生物质能源化运用技术研究的热门方向,中国科学院广州能源研究所在循环流化床气化发电发面获得了一系列进展,已经建设并运营了多套气化发电系统;西安交通大学着重于生物质超临界催化气化制氢方面的基本研究;中国林业科学院林产化学工业研究所在生物质流态化气化技术,内循环锥形流化床富氧气化技术方面获得了成