一種有機廢棄物水分形態的檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機廢棄物水分形態的檢測方法，包括如下步驟：（1）對有機廢棄物進行破碎；稱量破碎后的有機廢棄物，并且將其平鋪在承裝的器具表面；（2）將承裝了有機廢棄物的器具依次放入溫度為29～31℃、39～41℃、49～51℃、59～61℃、69～71℃、79～81℃、89～91℃、99～101℃的恒溫鼓風烘箱內，進行梯度干燥，每個梯度下干燥時間為58～62min，梯度干燥結束后將承裝了有機廢棄物的器具在104～106℃下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5%；（3）以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢出現兩次突變，根據突變點判斷有機廢棄物的水分形態。本發明利用天平和恒溫鼓風烘箱通過梯度升溫的方式對有機廢棄物水分形態進行表征簡單易行、普適性高。
【專利說明】一種有機廢棄物水分形態的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水分形態測定領域，具體涉及一種有機廢棄物水分形態的檢測方法。【背景技術】
[0002]通常有機廢棄物的水分含量較高，影響其后續的處理和資源化，例如污泥由于其高含水率而不能直接進行焚燒和填埋，同樣有機廢棄物進行堆肥也需控制其含水率，因此調節并控制有機廢棄物的水分含量，能夠提高有機廢棄物處理處置的效率。有機廢棄物水分的調控受其水分形態的影響，其中水分形態以其脫除難易程度可以分為滯化水、毛細水和結合水，因此簡單并有效地表征有機廢棄物水分存在形態，能有效指導有機廢棄物水分的脫除和有機廢棄物的綜合利用。
[0003]目前表征物料水分存在形態的方法主要有差熱分析法、差示掃描量熱法、熱重分析法、核磁共振法，以及恒溫熱干燥法、抽濾法、壓濾法、水活度法、膨脹計法和阿貝折射儀法等。
[0004]其中差熱分析法、差示掃描量熱法、熱重分析法、恒溫熱干燥法、抽濾法、壓濾法、水活度法、膨脹計法和阿貝折射儀法只能表征自由水和結合水，無法區分自由水中的滯化水和毛細水。差熱分析法、差示掃描量熱法和熱重分析法對樣品有特殊要求，因其測定體系一般小于lOOmg，只能滿足均質樣品的測定，因此不能作為有機廢棄物這類混合物質的測定；恒溫熱干燥法、抽濾法、壓濾法和膨脹計法一般用于污泥體系，有機廢棄物的基本性狀和污泥之間存在顯著差異，也不廣泛應用于有機廢棄物；阿貝折射儀法是濃溶液吸收物料的自由水，然后測量濃溶液折光率的變化，從而計算得到物料的水分存在形態，但是一般有機廢棄物都含有大量可溶性物質，在測定過程中部分可溶性物質會進入溶液中影響折光率，所以阿貝折射儀法也不適用于有機廢棄物。
[0005]綜上所述，現有水分形態的測定方式并不能簡單有效地表征有機廢棄物的水分形態。本發明的水分形態檢測方法的基本原理是不同形態的水在恒溫鼓風條件下脫除阻力的不同，因此通過梯度升溫的方式實現不同形態的水分的脫除從而表征有機廢棄物的水分形態。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種有機廢棄物水分形態的檢測方法，利用天平和恒溫鼓風烘箱通過梯度升溫的方式對有機廢棄物水分形態進行表征簡單易行、普適性高。
[0007]一種有機廢棄物水分形態的檢測方法，包括如下步驟:
[0008]( I)對有機廢棄物進行破碎；稱量破碎后的有機廢棄物，并且將其平鋪在承裝的器具表面；
[0009](2)將承裝了有機廢棄物的器具依次放入溫度為29?31°C、39?41°C、49?51 °C、59?61 °C、69?71 °C、79?81 °C、89?91 °C、99?101 °C的恒溫鼓風烘箱內，進行梯度干燥，梯度干燥結束后將承裝了有機廢棄物的器具在104?106°C下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5% ；
[0010]每個溫度梯度下干燥時間為58?62min，每個梯度烘干后稱量并記錄器具和有機廢棄物的總質量，計算此時有機廢棄物的持水量；
[0011](3)以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢出現兩次突變，第一次突變之前脫去的是有機廢棄物的滯化水，兩次突變之間脫去的是有機廢棄物的毛細水，第二次突變之后脫去的是有機廢棄物的結合水。
[0012]優選地，步驟(3)中:
[0013]以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢分別在49?51°C和69?71°C時出現突變，第一次突變之前脫去的是有機廢棄物的滯化水，即29?31°C、39?41°C和49?51°C下脫去的是有機廢棄物的滯化水；兩次突變之間脫去的是有機廢棄物的毛細水，即59?61°C和69?71°C下脫去的是有機廢棄物的毛細水；第二次突變之后脫去的是有機廢棄物的結合水，即79?81°C、89?91°C、99?101°C和104?106°C下脫去的是有機廢棄物的結合水。
[0014]一種優選的技術方案，步驟(2)中:將承裝了有機廢棄物的器具依次放入溫度為30 V、40°C、50 V、60°C、70 V、80°C、90 0CUOO V的恒溫鼓風烘箱內，進行梯度干燥，梯度干燥結束后將承裝了有機廢棄物的器具在105°C下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5% ；
[0015]每個溫度梯度下干燥時間為60min，每個梯度烘干后稱量并記錄器具和有機廢棄物的總質量，計算有機廢氣物的持水量；
[0016]步驟(3)中:以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢分別在50 V和70°C時出現突變，第一次突變之前即30 V、40 V和50°C下脫去的是有機廢棄物的滯化水；兩次突變之間即60°C和70°C下脫去的是有機廢棄物的毛細水；第二次突變之后80°C、90°C、100°C和105°C下脫去的是有機廢棄物的結合水。
[0017]在該優選條件下，測出的結果更準確。
[0018]作為優選，所述有機廢棄物的有機質含量占有機廢棄物干重的50%以上。
[0019]作為優選，所述有機廢棄物為污泥、食品廢棄物、餐廚垃圾、庭院廢棄物、秸桿，以及所述有機廢棄物生化、物化處理處置過程中的產物。
[0020]作為優選，步驟(I)中粉碎后的有機廢棄物粒徑小于5mm。
[0021]作為優選，有機廢棄物平鋪在器具表面，厚度控制在10 ± 1mm，且厚度均勻。
[0022]作為優選，步驟(2)中在105°C下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5%，前后兩次稱量間隔為Ih。
[0023]作為優選，有機廢棄物的初始稱量質量控制在8?12g。
[0024]器具和有機廢棄物從烘箱內取出后放在干燥器內冷卻至室溫，然后使用精度為
0.0Olg的天平進行稱量。
[0025]所述恒溫鼓風烘箱恒溫狀態下，內部溫度波動為± I °C。
[0026]所述有機廢棄物的持水量是指每個溫度結束時有機廢棄物保留的水分除以有機廢棄物初始質量得到的比值。
[0027]所述器具本身具有良好的導熱能力，干燥且不吸水，表面光滑平整。
[0028]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:[0029]本發明從簡單易行、普適性的角度出發，利用天平和恒溫鼓風烘箱，通過梯度升溫的方式對有機廢棄物的水分形態進行表征。
【具體實施方式】
[0030]選取11種不同性狀的有機廢棄物，分別為2種廚余垃圾、2種土豆皮、3種蔬菜、3種好氧發酵腐熟產物和I種污泥。其中2種廚余垃圾來自兩個不同的社區，2種土豆皮分別為風干土豆皮和風干后重新吸水的土豆皮，3種蔬菜中的I種為新鮮蔬菜、其余兩種為風干蔬菜和風干后重新吸水的蔬菜，3種腐熟產物分別為不同初始粒徑廚余垃圾好氧發酵的腐熟產物，污泥為普通的厭氧顆粒污泥。
[0031]每一種有機廢棄物取代表性樣品100g破碎至5mm以下，每個樣品稱取的質量約為10g，稱取后的樣品均勻平鋪在培養皿的表面，準確稱量并記錄培養皿和樣品的質量，每種有機廢棄物均同時稱取3份平行樣品。
[0032]將承裝了有機廢棄物的培養皿依次放入溫度為30 0C >40 0C >50 °C >60 °C >70 V、80 V、90°C、100 V和 105°C 的恒溫鼓風烘箱內(GZX-9076MBE，上海博迅)，30°C、40°C、50 V、60 V、70°C、80 V、90 V和100°C這8個溫度梯度每個溫度下有機廢棄物停留時間為Ih，Ih之
后稱量并記錄培養皿和有機廢棄物的總質量，然后將稱量之后的培養皿和有機廢棄物放入下一個溫度的恒溫鼓風箱內。
[0033]最后將培養皿和有機廢物在105°C下烘干，直至前后稱量的質量差小于0.5%，每次稱量間隔為lh，同 樣每次稱量都記錄培養皿和有機廢棄物的總質量。
[0034]測試結果如表1所示:
[0035]表1各階段持水量線性擬合結果
【權利要求】
1.一種有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)對有機廢棄物進行破碎；稱量破碎后的有機廢棄物，并且將其平鋪在承裝的器具表面； (2)將承裝了有機廢棄物的器具依次放入溫度為29~31°C、39~41°C、49~51°C、59~61°C、69~71°C、79~81°C、89~91°C、99~101°C的恒溫鼓風烘箱內，進行梯度干燥，梯度干燥結束后將承裝了有機廢棄物的器具在104~106°C下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5% ； 每個溫度梯度下干燥時間為58~62min，每個梯度烘干后稱量并記錄器具和有機廢棄物的總質量，計算此時有機廢棄物的持水量； (3)以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢出現兩次突變，第一次突變之前脫去的是有機廢棄物的滯化水，兩次突變之間脫去的是有機廢棄物的毛細水，第二次突變之后脫去的是有機廢棄物的結合水。
2.根據權利要求1所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，步驟(3)中:以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢分別在49~51°C和69~71°C時出現突變，第一次突變之前即29~31°C、39~41°C和49~51°C下脫去的是有機廢棄物的滯化水；兩次突變之間即59~61°C和69~71 °C下脫去的是有機廢棄物的毛細水；第二次突變之后79~81°C、89~91°C、99~101°C和104~106°C下脫去的是有機廢棄物的結合水。
3.根據權利要求2所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，步驟(2)中:將承裝了有機廢棄物的器具依次放入溫度為30 V、40°C、50 V、60°C、70 V、80°C、900CUOO V的恒溫鼓風烘箱內，進行梯度干燥，梯度干燥結束后將承裝了有機廢棄物的器具在105°C下烘干，直至前后兩次稱量的質量差小于0.5% ； 每個溫度梯度下干燥時間為60min，每個梯度烘干后稱量并記錄器具和有機廢棄物的總質量，計算有機廢棄物下降的持水量； 步驟(3)中:以干燥溫度為橫坐標，持水量為縱坐標繪制曲線圖，持水量下降趨勢分別在50°C和70°C時出現突變，第一次突變之前即30°C、40°C和50°C下脫去的是有機廢棄物的滯化水；兩次突變之間即60°C和70°C下脫去的是有機廢棄物的毛細水；第二次突變之后80 V >900C UOO V和105°C下脫去的是有機廢棄物的結合水。
4.根據權利要求1或3所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，所述有機廢棄物的有機質含量占有機廢棄物干重的50%以上。
5.根據權利要求1或2所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，所述有機廢棄物為污泥、食品廢棄物、餐廚垃圾、庭院廢棄物、秸桿，以及所述有機廢棄物生化、物化處理處置過程中的產物。
6.根據權利要求1或3所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，步驟(1)中粉碎后的有機廢棄物粒徑小于5mm。
7.根據權利要求1或3所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，有機廢棄物平鋪在器具表面，厚度控制在10±lmm，且厚度均勻。
8.根據權利要求1所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，步驟(2)中在104~106°C下烘干,直至前后兩次稱量的質量差小于0.5%,前后兩次稱量間隔為lh。
9.根據權利要求1或3所述有機廢棄物水分形態的檢測方法，其特征在于，有機廢棄物的初始稱量質量控制在8~12g。`
【文檔編號】G01N5/04GK103822846SQ201410030481
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】龍於洋, 楊煜強, 王坤, 曹霞, 沈東升, 馮華軍, 申屠佳麗, 汪美貞, 殷峻, 周玉央, 李娜 申請人:浙江工商大學