竹廢料微波裂解及其產(chǎn)物性質(zhì)的研究.pdf

1、在能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用受到人們的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)是生物質(zhì)能源化轉(zhuǎn)化利用研究中的一個(gè)重點(diǎn)，本文闡述了生物質(zhì)能源的特點(diǎn)及利用技術(shù)，認(rèn)為生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)是目前世界上生物質(zhì)能研究開(kāi)發(fā)中最具潛力的實(shí)用技術(shù)之一。通過(guò)比較細(xì)統(tǒng)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)熱裂解制取生物油的研究現(xiàn)狀，特別是對(duì)不同類型的典型反應(yīng)器的比較，確認(rèn)微波裂解即是新型的生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)之一，由于微波加熱的種種優(yōu)點(diǎn)(如：高效快速、節(jié)能省電、

2、選擇性、無(wú)污染和易控制等)，可有效的應(yīng)用于生物質(zhì)的快速熱裂解研究。毛竹是我國(guó)重要的林業(yè)資源之一，利用率較低，本文結(jié)合江西省重大攻關(guān)項(xiàng)目“利用竹廢料轉(zhuǎn)化生物可降解材料”(項(xiàng)目編號(hào)Z02698)，利用自行設(shè)計(jì)研制的以微波反應(yīng)器為主體的生物質(zhì)快速熱裂解系統(tǒng)，進(jìn)行了竹廢料微波裂解及其產(chǎn)物性質(zhì)的研究。 本文對(duì)竹廢料的微波裂解進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，得出了微波裂解過(guò)程中原料含水率、裂解溫度、裂解功率、原料粒徑、催化劑、焦炭用量等主要參數(shù)對(duì)竹廢

3、料微波裂解各產(chǎn)物分布的影響規(guī)律。并通過(guò)竹廢料的熱重試驗(yàn)得知，竹廢料的微波熱裂解過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，主要包括微量的失重、纖維素和半纖維素的熱解以及木質(zhì)素的熱解三個(gè)階段。在此基礎(chǔ)上，利用“通用旋轉(zhuǎn)中心組合設(shè)計(jì)”優(yōu)化了竹廢料微波裂解制取生物油的工藝，得到最佳的工藝參數(shù)為裂解功率800W，裂解溫度492℃，焦炭用量4.2％，裂解時(shí)間13min，該條件下，竹廢料微波裂解所得的液體得率為52.80％。 利用現(xiàn)代精密儀器對(duì)試驗(yàn)所制取生物

4、油的主要物理特性(灰分、水分、粘度、密度、pH值、殘?jiān)屎退嶂?及成分進(jìn)行了詳細(xì)地分析研究。結(jié)果表明生物油成分復(fù)雜，具有高氧含量及高含水率的特性，此外生物油呈酸性，腐蝕性強(qiáng)，穩(wěn)定性差，因而必須通過(guò)進(jìn)一步改性后才能得到更好的利用。 竹廢料微波裂解的固體產(chǎn)物竹炭的得率基本在20％以上，本文對(duì)不同工藝參數(shù)下的竹炭特性進(jìn)行了分析。由不同催化條件下竹炭的紅外光譜圖知，經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)試劑催化后，竹炭的表面結(jié)構(gòu)增加了部分含氧/氮基團(tuán)，增強(qiáng)或擴(kuò)大了竹

5、炭的吸附活性，因而改變了竹炭對(duì)有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的吸附選擇性。因而本文又對(duì)裂解所得竹炭進(jìn)行了不同化學(xué)活化法處理的試驗(yàn)研究，使竹炭孔隙得到充分發(fā)展以獲得吸附性能良好的產(chǎn)品。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在KOH濃度25％，浸漬時(shí)間24h，微波功率800W，活化時(shí)間7min的工藝條件下活化的竹炭，其碘吸附值為 1239.08mg·g<'-1>，亞甲基藍(lán)吸附值為274.95 mg·g<'-1>，比表面積為1394.16m<'2>·g<'-1>。產(chǎn)品的吸附指標(biāo)超過(guò)了國(guó)家