【摘要】：生物質(zhì)是一種優(yōu)秀的可再生資源，，其中纖維素類生物質(zhì)的熱化學(xué)利用是解決能源和化工材料短缺的有效途徑。 本文通過熱重-紅外聯(lián)用的實驗，以及工業(yè)分析、元素分析、化學(xué)成分分析、ICP離子分析以及FTIR紅外分析等手段，對稻殼、甘蔗渣、紫莖澤蘭、煙桿等18種常見生物質(zhì)樣品進行了研究，討論其各項基本性質(zhì)及熱解行為；并利用傅里葉紅外分析儀對CO、CO_2、CH_4和NH_3等氣體進行在線定量分析，對比分析不同氣氛、粒徑和升溫速率下的熱重曲線及熱解產(chǎn)物，探討了一些生物質(zhì)熱解過程中的變化規(guī)律；提出了一種基于分布活化能理論的熱解產(chǎn)物直接求解法，即基元反應(yīng)機理。 研究結(jié)果表明：上述生物質(zhì)樣品雖然形態(tài)各異，元素含量、灰分、可燃質(zhì)含量各不相同，但是具有非常相似的內(nèi)部組成和相似的熱解特性。通過對比分析發(fā)現(xiàn)在一個較小的范圍內(nèi)，氣氛、粒徑和升溫速率不會對熱解速率產(chǎn)生顯著的影響，但是會改變上述氣體產(chǎn)物的析出量。此外還討論了生物質(zhì)中所含金屬離子、有機基團等對熱解過程產(chǎn)生的影響。 實驗中重點分析了兩種生物質(zhì)樣品玉米芯和樹根的熱解行為，其中玉米芯的DTG曲線在低溫區(qū)出現(xiàn)一個額外的強熱解失重峰，而樹根在高溫區(qū)出現(xiàn)了一個額外的較強失重峰。分析表明，玉米芯樣品中存在一種結(jié)構(gòu)類似木聚糖的物質(zhì)，且該物質(zhì)的聚合度小于半纖維素，而樹根中存在某種獨特的大分子物質(zhì)，在較高溫發(fā)生熱解生成大量一氧化碳。 基于上述實驗所提出的基元反應(yīng)機理認為：1）所有生物質(zhì)由相同的基元組分構(gòu)成，其區(qū)別僅在于各組分比例的不同；2）生物質(zhì)的一切宏觀特性具有可疊加性，例如某種氣體的總析出量等于左右基元反應(yīng)析出量之和。本文利用這種方法對一氧化碳和甲烷的產(chǎn)量進行了分析和驗證。該基元反應(yīng)機理既反應(yīng)了生物質(zhì)類樣品熱解的動力學(xué)特性，又能通過生物質(zhì)的熱重曲線直接獲得氣體產(chǎn)物的總產(chǎn)量。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK6

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 連晨舟,呂子安,季春生,李定凱,徐旭常;一種標(biāo)定新方法在FTIR定量分析中的應(yīng)用[J];光譜學(xué)與光譜分析;2004年11期

本文編號：2619410