生物質(zhì)作為一種分布廣泛、儲量豐富、可再生和環(huán)境友好的資源而受到關(guān)注。生物質(zhì)熱解產(chǎn)物主要是由固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物組成的強還原性物質(zhì)，可用于金屬和非金屬氧化物的還原反應(yīng)，特別是在礦物質(zhì)的還原方面具有廣泛的應(yīng)用。因此，本文以生物質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)煤炭，對其熱解還原制備一氧化錳進行系統(tǒng)的研究，提出一種高效、經(jīng)濟和環(huán)保的一氧化錳制備新工藝。本研究不但可拓寬生物質(zhì)的應(yīng)用范圍，為一氧化錳提供高效的制備新技術(shù)，而且對于緩解日趨嚴重的能源危機、環(huán)境問題和人類健康等具有重要的理論及應(yīng)用意義。首先，以稻稈、鋸末、麥稈、玉米稈和竹粉作為生物質(zhì)原料，利用熱重分析方法研究其熱解過程；根據(jù)Coats-Redfern的一級動力學方程，建立生物質(zhì)熱解動力學模型；利用氣相色譜、電鏡能譜和紅外光譜等分析方法，對生物質(zhì)熱解的氣、液、固產(chǎn)物進行分析，確定其基本組成。結(jié)果表明生物質(zhì)熱解過程可分為脫表面水、脫結(jié)合水、快速熱解和緩慢熱解四個階段；生物質(zhì)熱解過程符合分段一級動力學模型；生物質(zhì)熱解的氣態(tài)產(chǎn)物主要由CO2，CO，H2，CH4，C2H4和C2H6組成，固態(tài)產(chǎn)物主要由C和O元素組成，而液態(tài)產(chǎn)物是由各類有機物組成。第二，選取生物質(zhì)和生物... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

生物質(zhì)熱解實驗裝置圖

生物質(zhì)熱解固態(tài)產(chǎn)物的 SEM 圖 (a: 稻稈，b: 鋸末，c: 麥稈，d: 玉米稈，e-10 SEM of biomass pyrolysis solid products (a: rice straw, b: sawdust, c: wheat smaize straw, e: bamboo) 2-6 是 SEM 選定的固定碳區(qū)域 EDS 分析得到表面元素含量分析。質(zhì)熱解的產(chǎn)生的固定碳主要由 C 元素組成，其他元素包括 S，Cl含量較低。其中鋸末和竹粉的固定碳的 C 元素含量超過了 94%，都很低，而麥稈的固定碳的 C 元素含量更低，只有 85%，而 O， 和 Mg 元素的含量較高。物質(zhì)中含有的無機物在熱解過程中會對設(shè)備造成腐蝕，主要表現(xiàn)為是由于生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的堿金屬氧化物，包括 K2O，CaO，F(xiàn)e2O SO3作用形成硫酸鹽膜渣，該硫酸鹽會進一步反應(yīng)破壞設(shè)備壁上的而造成設(shè)備的腐蝕。二是與生物質(zhì)中的 Cl 元素有關(guān)，它在熱轉(zhuǎn)化 Cl2的形式腐蝕設(shè)備表面的氧化保護膜。由于生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的固于生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的灰質(zhì) S，Cl 以及堿金屬的含量要低得多，因此腐蝕作用大大減小，五種生物質(zhì)中鋸末和竹粉作為原料對設(shè)備腐蝕

北京工業(yè)大學工學博士學位論文液態(tài)產(chǎn)物的量為0.75g，相當于1g生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的總揮產(chǎn)物分階段逐步還原氧化錳礦的特性，可以解釋為生物質(zhì)原物質(zhì)是其熱解的揮發(fā)分，其還原過程從生物質(zhì)熱解產(chǎn)生，初級揮發(fā)分還原氧化錳礦和初級焦進一步熱解是同時進解還原制備一氧化錳的反應(yīng)過程如圖 3-7 所示，生物質(zhì)的半纖維素和木質(zhì)素先發(fā)生初級熱解反應(yīng)生成初級揮發(fā)分和級揮發(fā)分和錳礦中二氧化錳反應(yīng)生成一氧化錳。因此，生化錳的過程可以看作是由生物質(zhì)熱解產(chǎn)生有機揮發(fā)分和個部分組成。

【參考文獻】：
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本文編號：3039385