生物質焦低溫氧化過程特性和無機成分的影響.pdf

1、低溫氧化是生物質焦儲存時自加熱及自燃的主要機理，而生物質中的無機成分可能影響焦的低溫氧化反應性，因此了解生物質焦的低溫氧化過程特性和無機成分對焦低溫氧化特性的影響，對于描述生物質焦的自加熱過程、評價焦的自加熱及自燃傾向和在生產(chǎn)、儲存及運輸時防止自燃是十分重要和必要的。為此，論文采用兩組樣品（玉米秸和水洗玉米秸，纖維素和含K纖維素）在不同熱處理溫度下熱解制焦，采用兩種熱分析方法即非等溫熱重-差示熱掃描量熱(TGA-DSC)分析和恒溫量熱分

2、析研究焦的低溫氧化過程及放熱特性，在結構分析基礎上采用原位漫反射傅里葉變換光譜(DRIFTS)分析在等速升溫和恒溫加熱條件下焦表面官能團的演變，通過不同焦的低溫氧化特性的系統(tǒng)比較，探索無機成分和熱處理溫度對焦低溫氧化特性的影響。
　　500℃焦的非等溫TGA-DSC和50℃TAM恒溫量熱分析表明，在著火前的低溫氧化階段，玉米秸焦的低溫氧化反應性比水洗玉米秸焦強，含K纖維素焦也略強于纖維素焦;生物質中的無機成分特別是K對生物質焦的低

3、溫氧化反應性有明顯的促進作用;玉米秸水洗處理可將焦的反應放熱強度降低至接近纖維素焦，說明通過對原材料的水洗處理去除活性無機成分的方法，可降低焦的自加熱能力和自燃傾向。
　　不同熱處理溫度的玉米秸和水洗玉米秸焦的TGA-DSC和50℃TAM恒溫量熱分析表明，熱處理溫度影響生物質的熱轉化過程和焦的特性因而影響焦的低溫氧化特性，400℃焦和500℃焦的低溫氧化放熱能力最強，600℃和250℃焦低溫氧化放熱能力則較弱;相同熱處理溫度的玉米

4、秸焦和水洗玉米秸焦相比，玉米秸焦的放熱強度都明顯大于水洗玉米秸焦，體現(xiàn)出玉米秸焦中含有的活性無機成分對低溫氧化反應的催化作用，這也進一步證明通過水洗處理降低生物質焦的自加熱及自燃傾向是一種有效的方法。
　　原位DRIFTS分析表明，焦在低溫氧化過程中表面官能團演變主要表現(xiàn)為C=O官能團的增加、C-H和O-H官能團的減少。加熱溫度和時間對C=O和C-H官能團總量的變化有很大影響，溫度越高，氧化時間越長，C=O和C-H官能團吸收峰總面

5、積越大。相同加熱條件下，400℃和500℃焦表面形成的C=O官能團和減少的C-H官能團最多，表明其低溫氧化能力較強。溫度對1600-1500 cm-1的羧酸或羧酸鹽的C=O、1735 cm-1和1775-1765 cm-1的內(nèi)酯C=O的形成影響較大，對脂肪類和芳香類C-H官能團影響較小。無機成分可能促進焦表面C=O官能團的分解和解析，可以提供活性位代替脂肪類C-H和O-H與氧氣發(fā)生反應，對C=O和C-H官能團的總量變化有影響，對單個C=