生物質(zhì)焦低溫氧化過(guò)程特性和無(wú)機(jī)成分的影響.pdf

1、低溫氧化是生物質(zhì)焦儲(chǔ)存時(shí)自加熱及自燃的主要機(jī)理，而生物質(zhì)中的無(wú)機(jī)成分可能影響焦的低溫氧化反應(yīng)性，因此了解生物質(zhì)焦的低溫氧化過(guò)程特性和無(wú)機(jī)成分對(duì)焦低溫氧化特性的影響，對(duì)于描述生物質(zhì)焦的自加熱過(guò)程、評(píng)價(jià)焦的自加熱及自燃傾向和在生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸時(shí)防止自燃是十分重要和必要的。為此，論文采用兩組樣品（玉米秸和水洗玉米秸，纖維素和含K纖維素）在不同熱處理溫度下熱解制焦，采用兩種熱分析方法即非等溫?zé)嶂?差示熱掃描量熱(TGA-DSC)分析和恒溫量熱分

2、析研究焦的低溫氧化過(guò)程及放熱特性，在結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上采用原位漫反射傅里葉變換光譜(DRIFTS)分析在等速升溫和恒溫加熱條件下焦表面官能團(tuán)的演變，通過(guò)不同焦的低溫氧化特性的系統(tǒng)比較，探索無(wú)機(jī)成分和熱處理溫度對(duì)焦低溫氧化特性的影響。
　　500℃焦的非等溫TGA-DSC和50℃TAM恒溫量熱分析表明，在著火前的低溫氧化階段，玉米秸焦的低溫氧化反應(yīng)性比水洗玉米秸焦強(qiáng)，含K纖維素焦也略強(qiáng)于纖維素焦;生物質(zhì)中的無(wú)機(jī)成分特別是K對(duì)生物質(zhì)焦的低

3、溫氧化反應(yīng)性有明顯的促進(jìn)作用;玉米秸水洗處理可將焦的反應(yīng)放熱強(qiáng)度降低至接近纖維素焦，說(shuō)明通過(guò)對(duì)原材料的水洗處理去除活性無(wú)機(jī)成分的方法，可降低焦的自加熱能力和自燃傾向。
　　不同熱處理溫度的玉米秸和水洗玉米秸焦的TGA-DSC和50℃TAM恒溫量熱分析表明，熱處理溫度影響生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)化過(guò)程和焦的特性因而影響焦的低溫氧化特性，400℃焦和500℃焦的低溫氧化放熱能力最強(qiáng)，600℃和250℃焦低溫氧化放熱能力則較弱;相同熱處理溫度的玉米

4、秸焦和水洗玉米秸焦相比，玉米秸焦的放熱強(qiáng)度都明顯大于水洗玉米秸焦，體現(xiàn)出玉米秸焦中含有的活性無(wú)機(jī)成分對(duì)低溫氧化反應(yīng)的催化作用，這也進(jìn)一步證明通過(guò)水洗處理降低生物質(zhì)焦的自加熱及自燃傾向是一種有效的方法。
　　原位DRIFTS分析表明，焦在低溫氧化過(guò)程中表面官能團(tuán)演變主要表現(xiàn)為C=O官能團(tuán)的增加、C-H和O-H官能團(tuán)的減少。加熱溫度和時(shí)間對(duì)C=O和C-H官能團(tuán)總量的變化有很大影響，溫度越高，氧化時(shí)間越長(zhǎng)，C=O和C-H官能團(tuán)吸收峰總面

5、積越大。相同加熱條件下，400℃和500℃焦表面形成的C=O官能團(tuán)和減少的C-H官能團(tuán)最多，表明其低溫氧化能力較強(qiáng)。溫度對(duì)1600-1500 cm-1的羧酸或羧酸鹽的C=O、1735 cm-1和1775-1765 cm-1的內(nèi)酯C=O的形成影響較大，對(duì)脂肪類(lèi)和芳香類(lèi)C-H官能團(tuán)影響較小。無(wú)機(jī)成分可能促進(jìn)焦表面C=O官能團(tuán)的分解和解析，可以提供活性位代替脂肪類(lèi)C-H和O-H與氧氣發(fā)生反應(yīng)，對(duì)C=O和C-H官能團(tuán)的總量變化有影響，對(duì)單個(gè)C=