生物质水热处理及产物理化特性的试验研究

发布时间：2020-05-25 13:25

【摘要】：生物质水热炭化是目前利用生物质能的重要方式之一,其不但能够固存碳,对缓解能源短缺和环境污染乃至促进经济的可持续发展也有着重要的意义。本文依托国家自然科学基金青年项目“湿解环境下生物质湿解残液中碳元素的迁移固存机制研究”对典型农业废物麦秆、城市绿化废物草坪草和林业废物梧桐树叶的水热炭化技术展开了全面、系统地研究,所做的工作主要有以下几个方面:(1)利用自动升温高压反应釜对三种生物质进行了水热炭化实验,考察了反应温度、停留时间和液固比对生物质水热处理所得固体目标产物水热焦、液体和气体产物分布规律的影响,并以水热焦碳含量、固定碳和碳固存率为基础,分析了反应参数对目标产物碳固存特性的影响。结果表明提高反应温度、延长停留时间和增加液固比,均会导致目标产物得率有所下降,但温度的影响尤为显著,过高的温度易使水热反应趋于液化,不利于碳的固存;由于原料特性的不同,草坪草、麦秆和梧桐树叶在水热过程中产物分布对温度升高的响应依次减小。(2)利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、扫描电镜和元素分析仪对麦秆水热处理所得水热焦的理化特性演变规律进行了研究,详细分析了反应条件对水热焦特征官能团、微晶结构、微观形态和有机元素组成的影响规律及麦秆的水热降解行为。发现随反应强度的提高,麦秆水热焦碳元素含量逐渐增加,芳香特性逐渐增强,并具有一定的热稳定性;随着生物质无定形组分的水解和降解,至反应温度220℃和停留时间120 min的条件下呈现出了较好的结构特性。对生物质水热过程中水热焦炭的形成有了一定的认识。(3)为了进一步了解生物质水热炭化机理和水热产物的形成特性,采用高效液相色谱与质谱联用仪(HPLC-MS)、离子色谱和碘量法定量分析了麦秆水热炭化液体产物主要组分浓度的分布,着重研究了水热炭化主要影响参数反应温度对液相产物形成和组分分布的影响。研究发现随反应温度的升高,液体产物中还原糖、糠醛和5-羟甲基糠醛浓度逐渐升高,至220℃以后均有所下降,乙酸浓度一直呈增加的趋势,乙酸对生物质水热反应起着催化的作用,而还原糖类化合物和糠醛、5-羟甲基糠醛对温度较为敏感,随温度的升高会发生分解、交联或缩聚反应。结合固体产物理化结构的演变和液体产物主要组分浓度的变化,初步分析了麦秆水热炭化的反应机制,为生物质水热炭化技术的发展打下了基础。
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王金;江恩桥;赵楠楠;郭明辉;;水热法制备生物质炭材料的研究进展[J];山西建筑;2014年20期

2 勾芒芒;屈忠义;杨晓;张栋梁;;生物炭对砂壤土节水保肥及番茄产量的影响研究[J];农业机械学报;2014年01期

3 何选明;王春霞;付鹏睿;陈诚;王小娟;;水热技术在生物质转换中的研究进展[J];现代化工;2014年01期

4 温雨鑫;徐祥;肖云汉;;热解条件对煤焦孔结构和反应性的影响[J];中国电机工程学报;2013年29期

5 白现广;刘丹丹;路则宝;杨本寿;;生物质能的研究及利用[J];宁夏农林科技;2013年05期

6 刘立新;;生物质热解特性及其动力学研究进展[J];中国水运(下半月);2013年04期

7 汪君;时澜;高英;杨海平;王贤华;;葡萄糖水热过程中焦炭结构演变特性[J];农业工程学报;2013年07期

8 吴倩芳;张付申;;水热炭化废弃生物质的研究进展[J];环境污染与防治;2012年07期

9 杨文;别如山;;生物质分类探讨[J];工业锅炉;2012年01期

10 马君;马兴元;刘琪;;生物质能源的利用与研究进展[J];安徽农业科学;2012年04期

，

本文编号：2680216