【摘要】：為深入探討生物質(zhì)熱解工藝的過程和機理,本研究采用熱重分析儀(TGA)對比分析了酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈在25個(15,25,35,45,55,110,120,130,140,150,210,220,230,240,250,310,320,330,340,350,410,420,430,440,450℃·min~(-1))升溫速率下的熱解特性,使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)兩種方法分別計算了酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈在14個(15%~80%)轉(zhuǎn)化率下的活化能值及其偏差,同時選取不同終止溫度(150,250,450,950℃),采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)分析酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈熱解剩余物的有機結(jié)構(gòu)。酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈的熱解過程可分為4個階段,并且在5個(15,25,35,45,55℃·min~(-1))低升溫速率下的熱解趨勢相似,隨著升溫速率的提高,熱解會出現(xiàn)熱滯后現(xiàn)象,升溫速率越高,所顯示的熱滯后現(xiàn)象越嚴重,但升溫速率達到100℃·min~(-1)以上時,熱滯后現(xiàn)象消失,TG曲線的排列無規(guī)律可循,經(jīng)研究推測,TG曲線的整體走勢受到化學反應(yīng)速率、熱滯后現(xiàn)象和物料的單一性等多種因素的影響,在高升溫速率下,TG曲線雖然不再依次向高溫方向推移,但是熱滯后現(xiàn)象仍然存在,只是被熱解過程中較為強烈的化學反應(yīng)以及每次物料選取的不單一所影響。酸洗后甜高粱秸稈和谷子秸稈的最終失重率高于酸洗前,且4種樣品由于其自身的成分組成不同,DTG曲線上的反應(yīng)峰出現(xiàn)明顯差異,其表現(xiàn)出的熱解特性是不同的。4種樣品無論在熱解反應(yīng)前還是反應(yīng)后FTIR光譜圖都是相似的,且每種樣品在相同升溫速率、不同終溫下熱解所得生物質(zhì)秸稈的紅外光譜圖整體走勢一致,主要基團吸收峰的位置變化不大,但吸收峰的強度有明顯差異,當熱解終止溫度為950℃時,紅外光線基本被吸收,僅剩幾個吸收峰,且吸收強度很低,此時酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈的高分子聚合物基本上都已經(jīng)被分解成小分子,生物質(zhì)的熱解反應(yīng)已基本結(jié)束。升溫速率對熱解產(chǎn)物的影響不大,同一樣品在不同升溫速率下,熱解的終止溫度相近時,剩余物的成分相似,光譜圖的曲線也趨于一致,高升溫速率雖然不適合進行生物質(zhì)熱解機理的研究,但依然可用于對熱解產(chǎn)物進行研究。通過KAS和FWO兩種方法計算酸洗前后甜高粱秸稈和谷子秸稈的活化能值發(fā)現(xiàn)FWO方法獲得的活化能值略高于KAS方法,數(shù)值的差異是因為計算過程中選取的近似值不同,雖然兩種計算方法的準確性不同,但計算的活化能值的變化趨勢是一致的。酸洗后秸稈的活化能值整體上要低于酸洗前,酸洗會改變生物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu),而組成結(jié)構(gòu)的不同會造成生物質(zhì)熱解時活化能的顯著差異。本研究在生物質(zhì)高質(zhì)化利用和熱解反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計方面均提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 本研究的技術(shù)路線Fig.1-1 The technical route of this subject1.5.3 創(chuàng)新點（1）本論文選取了 25 個（15，25，35，45，55，110，120，130，140，150，210，220，230，240，250，310，320，330，，340，350，410，420，430，440，450℃·min-1）

該儀器溫度范圍為室溫～1200°C，TG 分析天平能夠自校準，恒溫準確度為±1°C，溫度精確度為±1℃，升溫速率為 0.1～500°C（線性），最大樣品量為 750mg，稱重準確度為±0.1%，稱重精確度為±0.01%
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S216.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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4 吉U

本文編號：2658299