稻殼生物質(zhì)烘焙-熱解及活性炭制備的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)資源儲量巨大，但其自身存在著親水性強(qiáng)、氧含量高、能量密度低以及反應(yīng)產(chǎn)物品質(zhì)不高等缺點(diǎn)，不僅造成其在運(yùn)輸、儲存的成本偏高，也嚴(yán)重限制了其熱解過程的高質(zhì)化利用，進(jìn)而限制了生物質(zhì)能源的進(jìn)一步發(fā)展。另外，生物質(zhì)熱解固態(tài)產(chǎn)物如不加以有效利用會造成極大的資源浪費(fèi)?；诖吮尘?，本文以稻殼為原料，開展了通過烘焙預(yù)處理制備高品質(zhì)熱解原料的實驗研究，通過研究烘焙預(yù)處理對稻殼理化特性的影響揭示烘焙預(yù)處理對稻殼熱解特性的影響。在此基礎(chǔ)上將烘焙稻殼應(yīng)用于熱

2、解原料，以期制得更高利用價值的合成氣、生物油和活性炭三相產(chǎn)品。
　　本文首先對稻殼進(jìn)行了烘焙預(yù)處理的實驗研究，對比分析了不同烘焙溫度條件下稻殼理化特性的變化規(guī)律，結(jié)果表明:隨著烘焙溫度的升高，烘焙稻殼工業(yè)分析中揮發(fā)分含量逐漸減少，灰分和固定碳含量逐漸增加，元素分析中碳元素含量逐漸增加，氫元素和氧元素含量逐漸減少，高位熱值逐漸提高，O/C比和H/C比降低，表明烘焙預(yù)處理提升了稻殼的燃料特性，使之更接近于煤的燃料特性;質(zhì)量收益率和能量

3、收益率都隨著烘焙溫度的升高而降低，兩者呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系;稻殼經(jīng)過烘焙預(yù)處理后，纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，體積逐漸縮小，可研磨性得到改善，疏水性明顯增強(qiáng);FTIR分析表明，烘焙過程中半纖維素的大量分解導(dǎo)致稻殼理化特性的改變，烘焙稻殼有機(jī)官能團(tuán)逐漸簡化。烘焙過程氣體產(chǎn)物主要由CO2組成，其次是CO，H2和CH4含量很少。
　　基于烘焙預(yù)處理對稻殼理化特性的重要影響，本文利用TG-FTIR和Py-GC/MS技術(shù)開展了烘焙預(yù)處理對稻殼熱解特性影

4、響的研究。TG-FTIR實驗結(jié)果表明:稻殼熱解過程分為脫水、過渡、熱分解和碳化四個階段，烘焙溫度越高，熱解固體殘余量越大;隨著升溫速率的增大，稻殼熱解TG曲線有向高溫側(cè)移動的趨勢，最大失重速率增大并且其所對應(yīng)的溫度有所升高;烘焙預(yù)處理使得熱解氣體產(chǎn)物中可燃?xì)?H2+CO+CH4)的份額增多，氣體熱值提高，改善了熱解氣體產(chǎn)物的品質(zhì)。Py-GC/MS實驗結(jié)果表明:烘焙預(yù)處理降低了熱解生物油中酸類成分的含量，提高了苯酚類和糖類的含量。油品分析

5、也表明熱解生物油熱值和pH得到了提高，含水率降低，從而改善了熱解生物油的品質(zhì)。
　　本文最后采用響應(yīng)曲面法對影響活性炭碘吸附值和質(zhì)量產(chǎn)率的工藝條件進(jìn)行了研究，得到了最佳的工藝條件:混合比為3，活化終溫為828.29℃。RHchar、TRH-220char、TRH-250char和TRH-280char在最佳工藝條件下制得的活性炭碘吸附值分別可達(dá)到2857.5mg/g、2986.75 mg/g、2880 mg/g、3004.5 mg