預(yù)處理生物質(zhì)的熱解試驗研究.pdf

1、生物質(zhì)具有可再生性、環(huán)境友好性與資源豐富等特點，開發(fā)利用生物質(zhì)能具有重要意義。生物質(zhì)通過熱解可以獲得具有重要用途的生物油，為了克服生物油存在含氧量高、酸性強等問題，本文進行了甲酸鈣預(yù)處理生物質(zhì)三組分及生物質(zhì)的熱解實驗，研究甲酸鈣預(yù)處理對生物質(zhì)熱解特性的影響。
　　首先，以生物質(zhì)三組分（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素）與4種生物質(zhì)（玉米稈、稻稈、麥稈與木屑）為原料，對其進行甲酸鈣預(yù)處理，通過傅里葉紅外分析方法，研究甲酸鈣預(yù)處理對其官能團結(jié)

2、構(gòu)的影響。傅里葉紅外分析顯示生物質(zhì)具有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的綜合特征。經(jīng)甲酸鈣預(yù)處理后，表征β-糖苷鍵和C-OH官能團的振動吸收峰減弱，乙酰基官能團消失，纖維素和半纖維素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，木質(zhì)素苯環(huán)結(jié)構(gòu)基本未受影響;而且甲酸鈣預(yù)處理生物質(zhì)中出現(xiàn)明顯的羧酸根官能團。
　　其次，在管式爐上進行了甲酸鈣預(yù)處理纖維素、半纖維素和木質(zhì)素樣品的熱解實驗，考察甲酸鈣預(yù)處理對三組分熱解特性的影響。結(jié)果顯示，在三組分的熱解產(chǎn)物中，纖維素的生

3、物油產(chǎn)率最高，木質(zhì)素的半焦產(chǎn)率最高，三組分的最大生物油產(chǎn)率分別為0.613、0.395與0.373(g/g)。隨著溫度升高，三組分的半焦產(chǎn)物產(chǎn)率逐漸減少，氣體產(chǎn)率逐漸增加，生物油產(chǎn)率先增加后減少。甲酸鈣預(yù)處理使得三組分的半焦與氣體產(chǎn)率增加，生物油產(chǎn)率減少，最大生物油產(chǎn)率較原樣分別減少19.1％、6.1％與37.3％;并且甲酸鈣預(yù)處理未改變?nèi)M分熱解產(chǎn)物隨溫度的變化規(guī)律。甲酸鈣預(yù)處理抑制了纖維素生物油中左旋葡聚糖與糠醛的生成，促進了羥基丙

4、酮和乙酸的產(chǎn)生;明顯減少了半纖維素生物油中乙酸、糠醛的含量，增加了環(huán)戊烯酮式等酮類物質(zhì)的含量，其生物油酸性也顯著減弱，pH值由1.1～1.4增加到4.2～4.7;導(dǎo)致木質(zhì)素生物油中苯酚含量增加，并且促進了脫甲氧基反應(yīng)，使得甲氧基取代基苯酚含量下降較多。
　　最后，在管式爐上進行了甲酸鈣預(yù)處理玉米稈、稻稈、麥稈和木屑樣品的熱解實驗，研究了甲酸鈣對生物質(zhì)熱解特性的影響。結(jié)果表明:4種生物質(zhì)中，木屑的生物油產(chǎn)率最大，達到0.496(g/

5、g);玉米稈生物油產(chǎn)率達到0.447(g/g)，高于其它2種秸稈類生物質(zhì)。甲酸鈣預(yù)處理使得4種生物質(zhì)的半焦和氣體產(chǎn)率增加，生物油產(chǎn)率減少。相比于秸稈類生物質(zhì)，木屑的生物油中含有糖類物質(zhì)，且苯酚類物質(zhì)含量也較高。甲酸鈣預(yù)處理明顯減少了生物油中乙酸、丙酸、糠醛與左旋葡聚糖的含量，增加了羥基丙酮與環(huán)戊烯酮式等酮類物質(zhì)的含量。同時，甲酸鈣預(yù)處理明顯減弱了生物油的酸性，并且對秸稈類生物質(zhì)的改善作用更加明顯，其中木屑生物油pH值從4.1～4.3增加