以稻稈和松木稻稈成型顆粒代表典型農(nóng)林廢棄物,采用熱棒式反應(yīng)器及FTIR等對不同氧氣濃度下（0%、5%、10%、15%和21%）稻稈和松木的熱解特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,氧氣對生物質(zhì)焦的表面官能團(tuán)及孔隙結(jié)構(gòu)有顯著影響。隨著氧氣濃度的提高,生物質(zhì)焦的平均孔容也相應(yīng)增大,溫度達(dá)到500℃時,稻稈焦和松木焦的平均孔容分別從惰性氣氛時的0.009 cm³/g和0.005 cm³/g提高至21%氧氣濃度時的0.030 cm³/g和0.042 cm³/g。隨著氧氣濃度的提高,各孔徑的孔對比表面積的貢獻(xiàn)均有所提高,特別是有氧氣氛下對于微孔的提高更加明顯,各孔徑的孔貢獻(xiàn)的比表面積均有所提高,且氧氣對于微孔的形成具有極為明顯的促進(jìn)作用;相同熱解終溫下,氧氣濃度越高,焦炭產(chǎn)率越低。有氧氣氛促進(jìn)了生物質(zhì)向氣相的轉(zhuǎn)化,使焦炭的孔隙結(jié)構(gòu)更為發(fā)達(dá)。 

【文章來源】：工業(yè)加熱. 2019,48(01)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

熱棒式反應(yīng)器表1實驗樣品工業(yè)分析和元素分析

獲得，水的質(zhì)量通過生物質(zhì)熱解前總質(zhì)量與焦、氣體和焦油質(zhì)量相減獲得。熱棒式固定床反應(yīng)器制取焦炭通過FTIR（傅里葉變換紅外光譜計）及比表面積分析儀對焦炭特性進(jìn)行分析，研究熱解過程中生物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。2氧量對熱解的影響2.1表面官能團(tuán)對于稻稈來說，根據(jù)對惰性條件下焦炭FTIR分析，其在300℃熱解終溫時已發(fā)生較為顯著化學(xué)變化，因此，本文選取不同氧氣濃度（0%、5%、10%、15%、21%）時300℃熱解溫度的稻稈焦進(jìn)行FTIR圖譜分析，結(jié)果如圖2所示。圖2稻稈300℃不同氧氣濃度下熱解焦的FTIR譜圖（由下向上分別為惰性及5%~21%O2）通過比較惰性氣氛和有氧氣氛下的稻稈焦傅立葉紅外吸收光譜可知，氧氣對焦的表面官能團(tuán)影響顯著。3362cm-1處對應(yīng)的酸/醇/酚類中的-OH、2850~3000cm-1的烷基-CHx、1700~1715cm-1和1651cm-1處對應(yīng)于芳香族中的C=O以及羧基中的C=O在有氧氣氛下明顯減小，且隨氧氣濃度增加進(jìn)一步減少。C=O易析出形成CO氣體，這一過程是羰基的直接斷鍵或羧基脫除造成。局部氧化反應(yīng)提高了溫度，加速了C=O官能團(tuán)的斷裂脫落。800～900cm-1對應(yīng)的芳香環(huán)上的C-H的譜峰吸收強(qiáng)度隨氧氣濃度提高而明顯加強(qiáng)。可見，生物質(zhì)焦的結(jié)構(gòu)在有氧氣氛下更加趨于芳香化，芳香結(jié)構(gòu)上的側(cè)鏈顯著減少。·16·

2019年第48卷第1期Vol.48No.12019INDUSTRIALHEATING對于松木，根據(jù)之前對惰性條件下焦炭FTIR分析，其在400℃時正處于熱解反應(yīng)的主要溫度區(qū)間，本文選取400℃不同氧氣濃度（0%、5%、10%、15%和21%）下松木焦的FTIR圖譜進(jìn)行分析，如圖3所示。圖3松木400℃不同氧氣濃度下熱解焦的FTIR譜圖（由下向上分別為惰性及5%~21%O2）2850~3000cm-1的烷基-CHx吸收強(qiáng)度隨氧氣濃度升高而降低，至15%氧氣濃度時已基本檢測不出-CHx吸收峰，3362cm-1處對應(yīng)的酸/醇/酚類中的-OH吸收峰在惰性氣氛時非常明顯，留有的可能是苯環(huán)上的較穩(wěn)定的羥基，在5%氧氣濃度時，該處吸收峰基本消失，但當(dāng)氧氣濃度繼續(xù)提高時，該波長位置又出現(xiàn)了明顯的吸收峰。該位置的-OH吸收峰可能源自高氧濃度下，氧在松木焦表面的化學(xué)吸附形成的-OH。2.2孔隙結(jié)構(gòu)氧氣對孔隙結(jié)構(gòu)的影響通過比表面積分析儀測試，圖4（a）和圖4（b）分別為500℃熱解終溫下，稻稈和松木在不同氧氣濃度下獲得的生物質(zhì)焦比表面積隨孔徑分布結(jié)果。從圖4中可以明顯看到氧氣對于生物質(zhì)焦孔隙的影響。首先，隨著氧氣濃度的提高，各孔徑的孔對比表面積的貢獻(xiàn)均有所提高，特別是有氧氣氛下對于微孔的提高更加明顯，孔徑接近2nm時，曲線上升斜率陡然提高。對比稻稈和松木的曲線可知，稻稈焦孔隙結(jié)構(gòu)中，中孔具有一定數(shù)量，曲線在中孔孔徑處呈現(xiàn)明顯上凸形狀。有氧氣氛下，中孔數(shù)量也被明顯提高。而松木焦中孔數(shù)量并不明顯，與大孔基本相當(dāng)。松木焦的比表面積主要來自于微孔的貢獻(xiàn)，而氧氣對于微孔數(shù)量的影響也比稻稈更加顯著。惰性氣氛下獲得的松木焦微孔數(shù)量?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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