甜高粱秸秆和谷子秸秆的热解特性研究

发布时间：2020-05-11 10:11

【摘要】：为深入探讨生物质热解工艺的过程和机理,本研究采用热重分析仪(TGA)对比分析了酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆在25个(15,25,35,45,55,110,120,130,140,150,210,220,230,240,250,310,320,330,340,350,410,420,430,440,450℃·min~(-1))升温速率下的热解特性,使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种方法分别计算了酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆在14个(15%~80%)转化率下的活化能值及其偏差,同时选取不同终止温度(150,250,450,950℃),采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆热解剩余物的有机结构。酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆的热解过程可分为4个阶段,并且在5个(15,25,35,45,55℃·min~(-1))低升温速率下的热解趋势相似,随着升温速率的提高,热解会出现热滞后现象,升温速率越高,所显示的热滞后现象越严重,但升温速率达到100℃·min~(-1)以上时,热滞后现象消失,TG曲线的排列无规律可循,经研究推测,TG曲线的整体走势受到化学反应速率、热滞后现象和物料的单一性等多种因素的影响,在高升温速率下,TG曲线虽然不再依次向高温方向推移,但是热滞后现象仍然存在,只是被热解过程中较为强烈的化学反应以及每次物料选取的不单一所影响。酸洗后甜高粱秸秆和谷子秸秆的最终失重率高于酸洗前,且4种样品由于其自身的成分组成不同,DTG曲线上的反应峰出现明显差异,其表现出的热解特性是不同的。4种样品无论在热解反应前还是反应后FTIR光谱图都是相似的,且每种样品在相同升温速率、不同终温下热解所得生物质秸秆的红外光谱图整体走势一致,主要基团吸收峰的位置变化不大,但吸收峰的强度有明显差异,当热解终止温度为950℃时,红外光线基本被吸收,仅剩几个吸收峰,且吸收强度很低,此时酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆的高分子聚合物基本上都已经被分解成小分子,生物质的热解反应已基本结束。升温速率对热解产物的影响不大,同一样品在不同升温速率下,热解的终止温度相近时,剩余物的成分相似,光谱图的曲线也趋于一致,高升温速率虽然不适合进行生物质热解机理的研究,但依然可用于对热解产物进行研究。通过KAS和FWO两种方法计算酸洗前后甜高粱秸秆和谷子秸秆的活化能值发现FWO方法获得的活化能值略高于KAS方法,数值的差异是因为计算过程中选取的近似值不同,虽然两种计算方法的准确性不同,但计算的活化能值的变化趋势是一致的。酸洗后秸秆的活化能值整体上要低于酸洗前,酸洗会改变生物质的组成结构,而组成结构的不同会造成生物质热解时活化能的显著差异。本研究在生物质高质化利用和热解反应器的优化设计方面均提供了理论依据。
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路线图,路线,创新点,文选

图 1-1 本研究的技术路线Fig.1-1 The technical route of this subject1.5.3 创新点（1）本论文选取了 25 个（15，25，35，45，55，110，120，130，140，150，210，220，230，240，250，310，320，330，，340，350，410，420，430，440，450℃·min-1）

热重分析仪,精确度,称重准确度

该仪器温度范围为室温～1200°C，TG 分析天平能够自校准，恒温准确度为±1°C，温度精确度为±1℃，升温速率为 0.1～500°C（线性），最大样品量为 750mg，称重准确度为±0.1%，称重精确度为±0.01%
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S216.2

【参考文献】