生物質(zhì)熱解焦炭理化特性的研究.pdf

1、近年來(lái)，生物質(zhì)氣化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，但生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂兔摮巧镔|(zhì)燃?xì)飧咝Ю霉に嚢l(fā)展的瓶頸。催化裂解是焦油脫除的有效途徑，生物質(zhì)焦炭作為焦油裂解的催化劑因其價(jià)格低廉、不易失活、催化效果好等優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本課題以探索生物質(zhì)焦炭催化裂解生物質(zhì)焦油的機(jī)理為研究背景，以生物質(zhì)熱解焦炭為研究對(duì)象，研究了不同溫度條件下木屑熱解焦炭的理化特性，主要從其微觀物理結(jié)構(gòu)、活性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)和堿金屬/堿土金屬（AAEM）元素含量及賦存形態(tài)三方面

2、展開(kāi)。
　　本文利用一維攜帶流反應(yīng)器在N2氣氛下制備生物質(zhì)木屑500-900℃熱解焦炭。利用壓汞法和掃描電鏡及 X-射線能譜分析（SEM-EDX）研究熱解焦炭孔徑分布、比表面積、孔隙率和焦炭顆粒結(jié)構(gòu)及表面 AAEM元素分布等微觀物理特性；利用傅里葉紅外光譜（FTIR）及拉曼光譜（RAMAN）針對(duì)木屑熱解焦炭活性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特性展開(kāi)了研究；采用化學(xué)分析分餾過(guò)程的方法；利用微波消解及電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）研究了熱

3、解焦炭?jī)?nèi)AAEM元素的含量及其賦存形態(tài)。
　　生物質(zhì)木屑熱解焦炭在1×102-1×104nm的大孔范圍內(nèi)具有較為發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率及比表面積在500-900℃溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)了先增大后平穩(wěn)（或減小）的變化趨勢(shì)，且700℃生物質(zhì)熱解焦炭孔隙結(jié)構(gòu)最為發(fā)達(dá)；生物質(zhì)木屑熱解焦炭顆粒出現(xiàn)了纖維狀、多孔狀及熔融狀的表面特征結(jié)構(gòu)，且隨熱解溫度的增加出現(xiàn)了由纖維狀依次轉(zhuǎn)化為多孔狀及熔融狀結(jié)構(gòu)的規(guī)律。
　　熱解溫度的升高使木屑中活性官能團(tuán)逐

4、漸遭到破壞，糖類(lèi)及脂肪類(lèi)等豐富的含氧官能團(tuán)結(jié)構(gòu)逐漸消失和轉(zhuǎn)化，官能團(tuán)種類(lèi)逐漸減少，熱解焦炭所含C=C的芳香結(jié)構(gòu)增多，石墨化程度增大，出現(xiàn)了小芳香環(huán)到大芳香環(huán)的轉(zhuǎn)變，500-700℃交聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致芳香甲基 C-C結(jié)構(gòu)的迅速形成，700-900℃伴隨著羧基的同時(shí)脫落。
　　生物質(zhì)木屑及其熱解焦炭?jī)?nèi) AAEM元素具有富 K少 Na，多 Ca少 Mg的分布特點(diǎn)，且其在樣品顆粒表面主要以均勻態(tài)分布，并在多孔狀結(jié)構(gòu)孔壁熔融處出現(xiàn)了Ca元素的富集