生物質(zhì)焦低溫氧化過程特性和無機成分的影響.pdf

1、低溫氧化是生物質(zhì)焦儲存時自加熱及自燃的主要機理，而生物質(zhì)中的無機成分可能影響焦的低溫氧化反應(yīng)性，因此了解生物質(zhì)焦的低溫氧化過程特性和無機成分對焦低溫氧化特性的影響，對于描述生物質(zhì)焦的自加熱過程、評價焦的自加熱及自燃傾向和在生產(chǎn)、儲存及運輸時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的演變，通過不同焦的低溫氧化特性的系統(tǒng)比較，探索無機成分和熱處理溫度對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，含K纖維素焦也略強于纖維素焦;生物質(zhì)中的無機成分特別是K對生物質(zhì)焦的低

3、溫氧化反應(yīng)性有明顯的促進作用;玉米秸水洗處理可將焦的反應(yīng)放熱強度降低至接近纖維素焦，說明通過對原材料的水洗處理去除活性無機成分的方法，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，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機成分對低溫氧化反應(yīng)的催化作用，這也進一步證明通過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，焦在低溫氧化過程中表面官能團演變主要表現(xiàn)為C=O官能團的增加、C-H和O-H官能團的減少。加熱溫度和時間對C=O和C-H官能團總量的變化有很大影響，溫度越高，氧化時間越長，C=O和C-H官能團吸收峰總面

5、積越大。相同加熱條件下，400℃和500℃焦表面形成的C=O官能團和減少的C-H官能團最多，表明其低溫氧化能力較強。溫度對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，對脂肪類和芳香類C-H官能團影響較小。無機成分可能促進焦表面C=O官能團的分解和解析，可以提供活性位代替脂肪類C-H和O-H與氧氣發(fā)生反應(yīng)，對C=O和C-H官能團的總量變化有影響，對單個C=