毛竹熱解行為及預(yù)處理影響的研究.pdf

1、隨著時(shí)代的發(fā)展，化石燃料日益枯竭，由使用化石燃料而引起的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，生物質(zhì)能的開發(fā)和利用越來越受到重視。竹材是重要的森林資源之一，在我國，分布廣，資源蘊(yùn)藏量大，是一種理想的可再生生物質(zhì)資源。本文對毛竹在熱重(TG)及管式爐中的熱解行為進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究和探討，并引入水洗及酸洗作為熱解過程的預(yù)處理，針對預(yù)處理對原料及其熱解行為的影響進(jìn)行了深入及全面的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對深入認(rèn)識竹材熱解規(guī)律、設(shè)計(jì)及優(yōu)化竹材熱解加工工藝、開發(fā)高附加值

2、的熱解產(chǎn)品具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文首先采用熱重(TG)分析，研究了毛竹在惰性氣氛下、較慢（5-50 K/min）和較快（100-200 K/min）升溫速率時(shí)的失重行為。分別采用模式函數(shù)法和等轉(zhuǎn)化率法對非等溫動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行擬合。通過對動(dòng)力學(xué)結(jié)果進(jìn)行比較和分析，結(jié)合可能的熱解機(jī)理，對不同熱解條件下毛竹的熱解行為進(jìn)行討論。結(jié)果表明，建立的動(dòng)力學(xué)模型可較好地模擬毛竹熱解失重行為，并可在一定程度上反映真實(shí)的熱解過程。
　　在熱

3、重實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)管式爐反應(yīng)器，對毛竹原料進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，收集液體產(chǎn)物進(jìn)行GC/MS及GC分析，考察了升溫速率及反應(yīng)終溫對三種產(chǎn)物（固體炭、液體及氣體）產(chǎn)率及幾種液體組分（糠醛、苯酚、愈創(chuàng)木酚）含量的影響，對有機(jī)小分子及酚類產(chǎn)物的生成過程進(jìn)行了一定程度的探討。結(jié)果表明，采用管式爐對毛竹進(jìn)行熱解時(shí)，當(dāng)升溫速率較慢/反應(yīng)終溫較低時(shí)，主要為半纖維素和纖維素的熱解反應(yīng)，其初級反應(yīng)產(chǎn)物將進(jìn)一步反應(yīng)生成酚類物質(zhì);較快的升溫速率（較大的加熱功率）/

4、較高的反應(yīng)溫度有利于木素?zé)峤?，使酚類產(chǎn)物產(chǎn)率明顯上升，同時(shí)半纖維素及纖維素產(chǎn)物的二次反應(yīng)將被抑制。
　　采用不同的預(yù)處理?xiàng)l件（浸洗時(shí)間、酸濃度）對毛竹樣品進(jìn)行水洗及稀硫酸洗預(yù)處理，在之后的熱重及管式爐熱解實(shí)驗(yàn)中，對毛竹原樣及處理樣在不同條件下（TG中不同的升溫速率、管式爐實(shí)驗(yàn)中不同的升溫速率和反應(yīng)終溫）的熱解行為分別進(jìn)行動(dòng)力學(xué)及熱解產(chǎn)物分析，深入討論了預(yù)處理對熱解行為的影響及其原因。采用水洗及稀硫酸洗對毛竹樣品進(jìn)行預(yù)處理，對樣品性

5、質(zhì)的主要改變包括:(1)去離子作用:水洗可明顯脫除竹材中的灰分，酸洗的脫灰分作用與水洗相當(dāng)。(2)對大分子結(jié)構(gòu)的影響:采用稀硫酸對樣品進(jìn)行預(yù)處理，將破壞大分子物理結(jié)構(gòu)。(3)水洗將在原料中添加少量水份，酸洗將在熱解反應(yīng)中引入酸性離子，對熱解產(chǎn)物的分布造成影響。(4)水洗及酸洗對樣品中主要化學(xué)成分的含量也將造成一定影響，但這一變化對熱解的影響與其他因素相比并不明顯。從熱解動(dòng)力學(xué)角度看，預(yù)處理對堿金屬離子的移除作用對熱解影響最為明顯，使熱解