為了充分燃燒利用農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼,利用TG-DSC熱重分析儀,分別以5、10、20、30、50℃·min^-1的升溫速率,考察了花生殼的熱失重行為,并對(duì)其熱解行為做了進(jìn)一步研究。結(jié)果表明,花生殼的熱解分為3個(gè)階段,熱失重主要集中在200～400℃,此階段發(fā)生熱裂解,生成大量氣體,導(dǎo)致樣品質(zhì)量快速減少,是裂解的主要階段。3種熱動(dòng)力學(xué)模型F-W-O法、V&W法和Kissinger法估算出的熱解反應(yīng)的表觀活化能,分別為180.01 kJ·mol^-1、181.35 kJ·mol^-1和176.99 kJ·mol^-1。3種模型的估算結(jié)果相差不大,可為今后花生殼的熱解研究提供理論依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：化工技術(shù)與開發(fā). 2019,48(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

花生殼在不同升溫速率下的TG曲線

(4)假定轉(zhuǎn)化率α為常數(shù)，機(jī)理函數(shù)G(α)必定也為常數(shù)，則lnβ/T2正比于1/T。1.3.3Kissinger法[14]根據(jù)式(2)，當(dāng)熱分析曲線具有極值時(shí)，T=Tp，d(dα-dt)=0，得：2,,1lnlnpipiiARETETRTβ=+i(5)因此，對(duì)于不同的升溫速率βi，ln(βi/T2p,i)正比于1/Tp,i。2結(jié)果與討論2.1花生殼的熱分解研究表明，大多數(shù)生物質(zhì)都是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素這3種成分組成[15]。花生殼熱解后，產(chǎn)生大量氣體、焦油和多孔焦炭。圖1、圖2為花生殼在不同升溫速率下的熱失重及熱失重率曲線，由圖可看出，花生殼的熱解過(guò)程分為3個(gè)階段。第一階段為室溫~200℃，TG曲線出現(xiàn)一個(gè)很小的失重過(guò)程，對(duì)應(yīng)DTG曲線上有一個(gè)小的失重峰，此過(guò)程脫除了樣品的物理水分；第二階段為200~400℃，這一變化區(qū)間內(nèi)，TG曲線快速下降，DTG曲線上對(duì)應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)較大失重峰。3種主要成分在此階段吸熱發(fā)生快速分解并生成大量氣體，因此試樣重量迅速減少，是裂解的主要階段，也可稱為熱裂解階段[16]。第三階段為400~1000℃，此過(guò)程反應(yīng)緩慢，失重率降低，DTG曲線上無(wú)明顯變化。100806040200Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃圖1花生殼在不同升溫速率下的TG曲線1.00.80.60.40.20.0Wcight/%5K·min-110K·min-150K·min-120K·min-130K·min-102004006008001000Temperture/℃圖2花生殼在不同升溫速率下的DTG曲線由圖1可以看到，升溫速率增大，花生殼熱解的初始溫度、重量損失的峰值溫度和熱解的最終溫度都被轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)。圖2中，DTG峰值也?

6化工技術(shù)與開發(fā)第48卷不同，它們也可能具有相同的反應(yīng)機(jī)理。圖5為采用Kissinger方法估算的花生殼的表觀活化能的擬合圖，其線性相關(guān)性為0.9987，通過(guò)斜率算得的活化能為176.994kJ·mol-1。1.81.61.41.21.00.80.6lgβ1.501.701.60T-1*103/K-11.751.651.801.55α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.6圖3Flynn-wall-Ozawa法擬合曲線lg(β/T2)T-1*103/K-1-8.5-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5α=0.2α=0.4α=0.3α=0.5α=0.61.481.501.581.541.601.621.661.561.681.521.641.701.741.781.721.761.80圖4VyazovkinandWight法擬合曲線lg(β/Tpi2)1.521.561.621.541.601.581.64Tpi-1*103/K-1-9.0-9.5-10.0-10.5-11.0-11.5圖5Kissinger法擬合曲線3結(jié)論1）花生殼的熱解過(guò)程分為3個(gè)階段。第一階段為室溫~200℃，TG曲線出現(xiàn)一個(gè)很小的失重過(guò)程，此過(guò)程脫除了物理水分；第二階段為200~400℃，這一變化區(qū)間內(nèi)，TG曲線快速下降，DTG曲線上對(duì)應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)較大失重峰，是裂解的主要階段，也可稱為熱裂解階段；第三階段為400~1000℃，此過(guò)程反應(yīng)緩慢，失重率降低，DTG曲線上無(wú)明顯變化。2）3種動(dòng)力學(xué)模型擬合法估算得到的花生殼表觀活化能平均值分別是：F-W-O法180.01kJ·mol-1，V&W法181.35kJ·mol-1，Kissinger法176.99kJ·mol-1。3種模型估算得到的結(jié)果相差不大，因此，均可為今后花生殼熱解研究提供理論依據(jù)。參考文獻(xiàn)：[1]李鋼，王玨，鄧天天.農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼熱解氣化利用研究[J].農(nóng)機(jī)化研，2019(7)：254-257.[2]呂麗華，李長(zhǎng)偉，吳晨星.廢棄花生殼/EVA復(fù)合材料的制備及其吸聲性能[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，20

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼熱解氣化利用研究[J]. 李鋼,王玨,鄧天天.  農(nóng)機(jī)化研究. 2019(07)
[2]廢棄花生殼/EVA復(fù)合材料的制備及其吸聲性能[J]. 呂麗華,李長(zhǎng)偉,吳晨星.  現(xiàn)代紡織技術(shù). 2018(04)
[3]花生殼炭用作高爐噴吹燃料的基礎(chǔ)特性[J]. 李沖,何選明,李翠華,馮東征,柯萍,劉靖.  煤炭轉(zhuǎn)化. 2018(01)
[4]廢棄物生物質(zhì)液化制取生物油的研究進(jìn)展[J]. 張志劍,李鴻毅,朱軍.  環(huán)境污染與防治. 2014(03)
[5]常見(jiàn)農(nóng)林生物質(zhì)稻草的催化熱解動(dòng)力學(xué)特性[J]. 肖瑞瑞,楊偉,于廣鎖.  化工進(jìn)展. 2013(05)
[6]核桃殼熱解特性及幾種動(dòng)力學(xué)模型結(jié)果比較[J]. 鄭志鋒,黃元波,蔣劍春,戴偉娣,楊曉琴.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2011(11)
[7]生物質(zhì)玉米芯熱解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙麗霞,陳冠益,陳占秀.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2011(04)
[8]椰殼纖維的熱解動(dòng)力學(xué)分析[J]. 陳永,李玲,洪玉珍,李建保,陳潤(rùn)六.  材料導(dǎo)報(bào). 2011(02)



本文編號(hào)：3354880