基于組分的生物質(zhì)混合熱解實驗研究.pdf

1、隨著日益嚴重的能源危機，生物質(zhì)能的開發(fā)已經(jīng)得到世界各國的高度重視。生物質(zhì)熱解技術(shù)因能得到氣、液和固態(tài)三相產(chǎn)物而受到廣泛關(guān)注。木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，三種組分不同的熱解特性導(dǎo)致生物質(zhì)熱解較為復(fù)雜，而部分重疊的熱解溫度區(qū)間和部分相同的熱解產(chǎn)物使三組分在熱解過程中存在相互耦合的影響。基于此，本文采用纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，通過熱重分析儀和Py-GC/MS分別對生物質(zhì)三組分之間的熱解相互作用進行了深入研究。

2、>　　首先，本文利用兩種實驗儀器對三組分分別進行熱解實驗，明確了三組分的熱失重特性和熱解產(chǎn)物的組成及分布。熱重結(jié)果表明纖維素在三組分中的熱失重速率最大，木質(zhì)素最小;木質(zhì)素的熱解溫度區(qū)間最廣泛，纖維素最窄;木質(zhì)素的焦炭產(chǎn)率最高，纖維素的揮發(fā)分產(chǎn)率最高;半纖維素的熱穩(wěn)定性最差，也最先開始熱解。GC/MS結(jié)果表明纖維素的熱解產(chǎn)物主要是以左旋葡聚糖為主的糖類，還有一些酸類、酮類等小分子產(chǎn)物;半纖維素的主要熱解產(chǎn)物種類最多且以小分子酸類、酮類和醛

3、類等產(chǎn)物為主;木質(zhì)素的熱解產(chǎn)物種類最少，熱解產(chǎn)物主要是以愈創(chuàng)木酚為主的酚類。
　　其次，本文對生物質(zhì)三組分進行不同比例的混合，利用熱重分析儀從熱失重曲線方面研究三組分之間的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維素和半纖維素之間的相互作用能夠抑制纖維素?zé)崾е剡^程中的失重速率，并且增大了纖維素的熱解溫度區(qū)間，但對半纖維素的熱失重過程并無明顯影響;當混合樣品中木質(zhì)素的含量較多時，半纖維素和木質(zhì)素之間的相互作用能夠促進半纖維素的反應(yīng)速率，但對木質(zhì)素?zé)o明顯

4、影響;纖維素和木質(zhì)素之間的相互作用使得纖維素的反應(yīng)速率下降，并且隨著混合樣品中木質(zhì)素含量的增多，下降的越明顯，而且其也能夠減少混合樣品中固體產(chǎn)物的產(chǎn)率;然后采用C-R積分法進行了活化能計算，驗證了熱重實驗結(jié)果。
　　最后，本文利用Py-GC/MS實驗儀器探討了三組分之間的相互作用對熱解產(chǎn)物種類和某些產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，結(jié)果表明纖維素和半纖維素之間的相互作用對纖維素的熱解起到了抑制作用，并且降低了左旋葡聚糖的產(chǎn)率，提高了羥基丁酮的產(chǎn)率;