為考察食用菌菌糠的熱解特性和機(jī)理,該研究采用熱重和熱重-紅外聯(lián)用對(duì)香菇菌糠在氮?dú)鈿夥障碌臒峤馓匦赃M(jìn)行研究,考察不同升溫速率下菌糠的熱重（TG）曲線和微分熱重（DTG）曲線的變化規(guī)律,并對(duì)DTG曲線進(jìn)行分峰分析,通過計(jì)算得到香菇菌糠熱分解的反應(yīng)活化能E、反應(yīng)級(jí)數(shù)n及頻率因子A,以及熱解產(chǎn)物析出特性;在固定床上開展了香菇菌糠的定溫?zé)峤庠囼?yàn),試驗(yàn)溫度分別為500、550、600℃,并對(duì)三相產(chǎn)物產(chǎn)率和成分組成等進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:香菇菌糠熱解可以分為3個(gè)階段,水分析出段,熱解段和炭化段,其中主要熱解階段為250～550℃,失質(zhì)量率達(dá)到58%;升溫速率對(duì)香菇菌糠熱解影響不明顯,但是隨著升溫速率的增大,試樣的TG和DTG曲線向高溫區(qū)移動(dòng);菌糠熱解的表觀活化能為66.33 kJ/mol,較低的表觀活化能表明菌糠更容易發(fā)生熱解。固定床定溫?zé)峤饨Y(jié)果表明菌糠熱解氣的主要成分為CO₂、CO、CH₄、H₂,4種氣體成分含量由高到低為:CO₂、CO、CH₄、H₂;隨著熱解溫度的升... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(17)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

不同升溫速率下菌糠的熱失質(zhì)量曲線和b.DTG

第17期王國(guó)袖等：食用菌菌糠的熱解特性及動(dòng)力學(xué)分析303最大失質(zhì)量速率隨著升溫速率的提高，逐漸減校上述這些變化與菌糠顆粒和外界之間的傳熱傳質(zhì)有關(guān)[23]。注：Ⅰ為半纖維素；Ⅱ?yàn)槔w維素；Ⅲ為木質(zhì)素。Note:Ⅰishemicellulose;Ⅱiscellulose;Ⅲislignin.圖2香菇菌糠DTG曲線的高斯多峰擬合曲線Fig.2Gaussianmulti-peakfittingcurveofDTGcurveofSMS生物質(zhì)顆粒導(dǎo)熱性較差[24]，當(dāng)樣品被加熱時(shí)，樣品表面與顆粒內(nèi)部之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溫度差。當(dāng)升溫速率較低時(shí)，外界熱量有充足的時(shí)間從顆粒外部傳遞到顆粒內(nèi)部，樣品能夠均勻受熱分解，而隨著熱解升溫速率的加快，熱量從顆粒外部傳遞到顆粒內(nèi)部的時(shí)間逐漸減少，增大了樣品表面與顆粒內(nèi)部之間的溫度差[24-25]。此外，較高的升溫速率使得菌糠中有機(jī)物受熱分解不再是整體，而是趨向從外層到內(nèi)層的熱解過程，這也引起了菌糠最大失質(zhì)量速率隨著升溫速率的提高而有所降低。上述原因共同作用導(dǎo)致了菌糠熱分解相關(guān)參數(shù)隨著升溫速率的變化而發(fā)生改變[23]。表2不同升溫速率下香菇菌糠熱解熱性參數(shù)Table2PyrolyticparametersofdifferenttemperatureareaofSMS樣品Sample升溫速率Heatingrate/(℃·min-1)初始熱解溫度InitialpyrolysistemperatureTi/℃最終熱解溫度FinalpyrolysistemperatureTf/℃最大失質(zhì)量速率對(duì)應(yīng)溫度TemperaturecorrespondingtoMaximumweightlossrateTmax/℃最大失質(zhì)量速率Maximumrateofweightloss/(%·min-1)51824853310.72101935033410.69202035173540.60352075313640.58菌糠SMS502175403680.562.1.2動(dòng)力學(xué)分析對(duì)香菇菌糠熱解進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，圖3給出了香?

ttemperatureareaofSMS樣品Sample升溫速率Heatingrate/(℃·min-1)初始熱解溫度InitialpyrolysistemperatureTi/℃最終熱解溫度FinalpyrolysistemperatureTf/℃最大失質(zhì)量速率對(duì)應(yīng)溫度TemperaturecorrespondingtoMaximumweightlossrateTmax/℃最大失質(zhì)量速率Maximumrateofweightloss/(%·min-1)51824853310.72101935033410.69202035173540.60352075313640.58菌糠SMS502175403680.562.1.2動(dòng)力學(xué)分析對(duì)香菇菌糠熱解進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，圖3給出了香菇菌糠3種成分在不同反應(yīng)級(jí)數(shù)n的情況下的線性擬合。注：Y為反應(yīng)速率常數(shù)；T為溫度，K；n為反應(yīng)級(jí)數(shù)。Note:Yisreactionrateconstant;Tistemperature,K;nisreactionorder.圖3香菇菌糠不同成分熱解動(dòng)力學(xué)線性擬合Fig.3LinearfittingofdifferentcomponentsofSMS表3列出了經(jīng)計(jì)算得到的菌糠熱分解的表觀活化能和指前因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。表3不同成分?jǐn)M合峰的平行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table3Kineticparametersofparallelreactionsforeachfittingpeaks樣品Sample擬合峰Fittedpeak反應(yīng)級(jí)數(shù)Reactionordern活化能ActivationenergyE/(kJ·mol-1)指前因子Pre-exponentialfactorA/min-1線性度LinearityCR活化能ActivationenergyEm/(kJ·mol-1)Ⅰ189.083.2×1070.998Ⅱ1224.543.9×10180.997菌糠SMSⅢ1.533.00135.80.99966.33結(jié)合圖3可以看出，香菇菌糠的反應(yīng)級(jí)數(shù)n為1.5時(shí)擬合度最好，菌糠熱解的表觀活化能為66.33kJ/mol。姜海峰等[23]研究結(jié)果表明菌糠熱解的表觀活化能為68.99kJ/mol。

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