夏威夷果殼是一種農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物,隨意處理會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。采用同步熱分析儀和紅外光譜儀對(duì)夏威夷果殼的熱解過(guò)程進(jìn)行了研究,使用Coats-Redfern法計(jì)算了熱解動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:夏威夷果殼的揮發(fā)分（78.67%）、木質(zhì)素（42.81%）和C元素（47.45%）含量均較高,其主熱解溫度區(qū)間在275～410℃,熱解總失重率為76.31%。隨著升溫速率的增加,熱解反應(yīng)的活化能和頻率因子均增大,分別由58.737 kJ·mol^-1、11.689 min^-1增加到59.796 kJ·mol^-1、43.773 min^-1,線性擬合系數(shù)均在0.99以上。傅里葉紅外光譜儀對(duì)果殼熱解固體產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜分析,實(shí)驗(yàn)還表明夏威夷果殼的熱解溫度區(qū)間在300～500℃,熱解過(guò)程主要是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的解聚,與熱重分析結(jié)果相一致。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(07)北大核心

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夏威夷果殼在氮?dú)夥諊聼峤釺G-DTG曲線

表4 不同升溫速率下夏威夷果殼熱解特性參數(shù)Table 4 Pyrolysis characteristic parameters of macadamia shells at different heating rates 升溫速率/(℃·min-1) 初始溫度/℃ 殘余質(zhì)量/% 總失重率/% 最大失重速率點(diǎn) 主要熱解階段 溫度/℃ 速率/(%·min-1) 溫度區(qū)間/℃ 失重/% 10 265 23.14 75.86 365.89 8.10 265～395 57.07 20 275 23.43 75.57 382.56 15.57 275～410 56.82 30 285 23.25 75.75 389.34 23.89 285～421 56.31 50 295 22.86 76.14 390.89 39.68 295～441 58.352.3 熱解動(dòng)力學(xué)分析

本次試驗(yàn)選用20 ℃/min的升溫速率,保溫時(shí)間30 min,選取了300、400、500 ℃三個(gè)熱解終溫,將其不同終溫下熱解后的固體產(chǎn)物與原料進(jìn)行紅外光譜分析,對(duì)比紅外光譜圖,見圖3,研究夏威夷果殼在不同熱解溫度下的變化趨勢(shì)和各官能團(tuán)的變化情況。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[20-21]和圖3中夏威夷果殼原料紅外光譜圖中吸收峰的位置,可以看出夏威夷果殼原料在1 020 cm-1處有C—O的伸縮振動(dòng)和1 396 cm-1處有—CH3平面彎曲振動(dòng),都表明有纖維素和半纖維的存在;在1 594 cm-1 的C＝C伸展振動(dòng)、1 521 cm-1處的苯環(huán)振動(dòng)峰和1 208 cm-1處的C—O—C振動(dòng)峰證明了有木質(zhì)素的存在,因?yàn)槟举|(zhì)素是由3種苯丙烷單元通過(guò)醚鍵和碳碳鍵連接的復(fù)雜的三維網(wǎng)狀化合物[22]。由此也證明,夏威夷果殼作為生物質(zhì),構(gòu)成其主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。當(dāng)熱解終溫為300～400 ℃,位于3 347 cm-1左右的—OH吸收峰呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì),說(shuō)明有游離水析出,500 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)水蒸氣的吸收峰完全消失,說(shuō)明果殼內(nèi)部結(jié)晶水需要400 ℃以上才能被完全熱解。當(dāng)溫度升高到300 ℃,吸收峰的變化并不明顯,但隨著熱解終溫的升高,300～400 ℃在1 594、1 396、1 310、1 208、1 020 cm-1處吸收峰都在減弱或消失,反應(yīng)最后僅剩幾個(gè)吸收峰,且吸收度較低,這說(shuō)明隨著熱解反應(yīng)的進(jìn)行,各組分含量發(fā)生變化,纖維結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了變化,纖維素、半纖維素與木質(zhì)素相繼被熱解,原料的高分子化合物基本上已經(jīng)分解成小分子,說(shuō)明了果殼的主要熱解階段的溫度區(qū)間為300～400 ℃。熱解溫度達(dá)到500 ℃時(shí),該溫度下的熱解固體產(chǎn)物中大部分的吸收峰基本消失,但1 208、1 594 cm-1處還存在微弱的吸收峰,說(shuō)明果殼內(nèi)部還存在少量的木質(zhì)素未被熱解,從而也反映出木質(zhì)素是生物質(zhì)組分中最難熱解的部分,與前面熱重分析結(jié)果也相吻合。

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本文編號(hào)：3622069