生物質(zhì)預(yù)處理是熱解前的加工環(huán)節(jié),會對生物質(zhì)的物化特性產(chǎn)生一定的影響,從而改變生物質(zhì)熱解過程及其產(chǎn)物的分布與性質(zhì)。其中微波預(yù)處理以其快速、均勻、節(jié)能等特點(diǎn)而深受關(guān)注。農(nóng)作物秸稈的高效率預(yù)處理是將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成可用燃料的一個關(guān)鍵前提,也是有效控制熱解產(chǎn)物特性的方法之一。本文在總結(jié)已有微波與化學(xué)法相結(jié)合的生物質(zhì)預(yù)處理研究基礎(chǔ)上,選擇微波分別與去離子水、氨水稀溶液相結(jié)合的預(yù)處理方式,采用玉米秸稈作為原料,進(jìn)行秸稈的微波預(yù)處理及其熱解特性的研究,以期能夠在探索提高生物質(zhì)熱解產(chǎn)物品質(zhì)和產(chǎn)量的預(yù)處理技術(shù)方面做出一定的貢獻(xiàn)。采用微波預(yù)處理和氨水預(yù)處理后的玉米秸稈樣品,與原樣進(jìn)行物化特性的分析對比。SEM和比表面積的測試結(jié)果表明,180℃、30min的微波預(yù)處理破壞了玉米秸稈的整體結(jié)構(gòu),有效增大了原料的比表面積,豐富了樣品的孔隙結(jié)構(gòu)。元素和組分分析表明,微波預(yù)處理造成O/C比值的降低和H/C比值的增加,提升了原樣的高位熱值,提高了玉米秸稈中纖維素的含量,并且加劇了半纖維素的分解。FTIR和XRD測試結(jié)果顯示,三種預(yù)處理方法都對玉米秸稈官能團(tuán)與結(jié)晶度產(chǎn)生一定影響,破壞了原料的化學(xué)結(jié)構(gòu),而破壞作用的強(qiáng)度順序為:MASASMW。采用熱重紅外聯(lián)用技術(shù)對比分析了玉米秸稈原料以及經(jīng)過不同預(yù)處理后樣品的熱解行為特性。相對于預(yù)處理后樣品的熱解過程,玉米秸稈原樣熱解的最終固體殘留物質(zhì)量最高,而最大失重率(DTGmax)的提高,也都說明了預(yù)處理有利于玉米秸稈樣品的降解,其中微波預(yù)處理的效果更佳。紅外吸收光譜儀對玉米秸稈熱解過程中的揮發(fā)分產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)譜圖中吸收峰較多,說明在熱解過程中得到的熱解產(chǎn)物種類眾多,并且經(jīng)過預(yù)處理的樣品熱解揮發(fā)分產(chǎn)物的析出峰峰值減小,乙酸等物質(zhì)含量降低。另外,通過等轉(zhuǎn)化率法以及Malek法求得玉米秸稈預(yù)處理前后樣品熱解的表觀活化能、頻率因子和反應(yīng)機(jī)理函數(shù),也能得到一致的結(jié)論。微波預(yù)處理降低了熱解的活化能,使得反應(yīng)更容易發(fā)生。運(yùn)用熱裂解色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)探究了玉米秸稈預(yù)處理前后樣品熱解的產(chǎn)物組成和產(chǎn)物分布。玉米秸稈熱解的主要揮發(fā)性產(chǎn)物可以大致分為酸類、酮類、酚類、醛類、呋喃類和酯類。酚類化合物是所有樣品中最主要的化學(xué)組分,酮類產(chǎn)物也十分豐富。經(jīng)過預(yù)處理的樣品,酚類物質(zhì)含量減少。預(yù)處理可以促進(jìn)纖維素和半纖維素的環(huán)形切割以形成輕醛,增加了醛類物質(zhì)的含量。此外,微波預(yù)處理影響了半纖維素與纖維素之間的相互作用,從而對呋喃的形成具有積極作用。熱解之前對玉米秸稈樣品進(jìn)行預(yù)處理,使得酸類含量大幅下降,尤其是乙酸在經(jīng)過微波氨水預(yù)處理后被徹底去除,而酯類物質(zhì)含量的增加則進(jìn)一步說明微波預(yù)處理能夠有效提升生物質(zhì)熱解產(chǎn)生生物油的品質(zhì)。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

圖１－１木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)示意圖Ｍ逡逑糖單元通過ｐ－ｌ，４糖苷鍵線性連接形成的相互作用，并可以形成結(jié)晶區(qū)域和無定型為（Ｃ６Ｈ１Ｃ）０５）ｎ，其中ｎ為聚合度，天然０以上。纖維素在水、酸、堿或鹽的水溶之間的內(nèi)聚力減弱，固體變得松軟，體以利用這一性質(zhì)對纖維素進(jìn)行堿性降解物。纖維素鏈中每個葡萄糖基環(huán)上有三個。因此，纖維素可以發(fā)生一系列與羥基有類是纖維素鏈的降解反應(yīng)，包括纖維素子輻射和生物降解等，一類是與纖維素的酯化、醚化、親核取代、接枝共聚和ａｌ丨從化學(xué)結(jié)構(gòu)的明確敘述才真正揭示了物的聚糖類，它們分別含有一至幾種糖糖基或半乳糖基等構(gòu)成的基礎(chǔ)鏈，而其

以被ＧＣ觀察到。這兩種技術(shù)被用來估算生物質(zhì)原料和預(yù)處理樣品的熱解特性。逡逑１．４生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)逡逑從木質(zhì)纖維素的組成（表１－１）和結(jié)構(gòu)（圖１－１）來看，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，逡逑半纖維素和木質(zhì)素通過共價鍵聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，纖維素與半纖維素被木質(zhì)素包裹，逡逑并且纖維素具有高度有序的晶體結(jié)構(gòu)，要直接對纖維素進(jìn)行轉(zhuǎn)化相當(dāng)困難。木質(zhì)逡逑纖維素中包含了五碳糖、六碳糖及芳香類化合物等多種結(jié)構(gòu)單元，這種結(jié)構(gòu)組分逡逑的化學(xué)多樣性為從木質(zhì)纖維素生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品提供了可能。因此，無論采取逡逑何種工藝分解利用纖維素，都必須首先對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，打破纖維逡逑素、半纖維素及木質(zhì)素之間牢固的相互作用（如圖丨－２）。木質(zhì)纖維素預(yù)處理的基逡逑本目的就是使纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離開，切斷他們的氫鍵，降低纖維素逡逑的聚合度、結(jié)晶度，破壞木質(zhì)素、半纖維素的結(jié)合層，脫去木質(zhì)素，增加有效比逡逑表面積

以被ＧＣ觀察到。這兩種技術(shù)被用來估算生物質(zhì)原料和預(yù)處理樣品的熱解特性。逡逑１．４生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)逡逑從木質(zhì)纖維素的組成（表１－１）和結(jié)構(gòu)（圖１－１）來看，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，逡逑半纖維素和木質(zhì)素通過共價鍵聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，纖維素與半纖維素被木質(zhì)素包裹，逡逑并且纖維素具有高度有序的晶體結(jié)構(gòu)，要直接對纖維素進(jìn)行轉(zhuǎn)化相當(dāng)困難。木質(zhì)逡逑纖維素中包含了五碳糖、六碳糖及芳香類化合物等多種結(jié)構(gòu)單元，這種結(jié)構(gòu)組分逡逑的化學(xué)多樣性為從木質(zhì)纖維素生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品提供了可能。因此，無論采取逡逑何種工藝分解利用纖維素，都必須首先對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行預(yù)處理，打破纖維逡逑素、半纖維素及木質(zhì)素之間牢固的相互作用（如圖丨－２）。木質(zhì)纖維素預(yù)處理的基逡逑本目的就是使纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離開，切斷他們的氫鍵，降低纖維素逡逑的聚合度、結(jié)晶度，破壞木質(zhì)素、半纖維素的結(jié)合層，脫去木質(zhì)素，增加有效比逡逑表面積

【參考文獻(xiàn)】

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3 劉華敏;馬明國;劉玉蘭;;預(yù)處理技術(shù)在生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2014年01期

4 馬小華;張西亞;袁紅;;微波輔助預(yù)處理對玉米秸稈中纖維素含量的影響及響應(yīng)面優(yōu)化[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年10期

5 陳秋玲;孫可偉;張春紅;;生物質(zhì)聚氨酯制備中微波預(yù)處理對液化的影響研究[J];林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè);2012年02期

6 張燕;佟達(dá);宋魁彥;;生物質(zhì)能的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)[J];森林工程;2012年02期

7 陳青;周勁松;劉炳俊;梅勤峰;駱仲泱;;烘焙預(yù)處理對生物質(zhì)氣化工藝的影響[J];科學(xué)通報;2010年36期

8 黃仁亮;劉銳;蘇榮欣;齊崴;何志敏;;玉米芯氨水預(yù)處理及酶解工藝研究[J];化學(xué)工程;2009年09期

9 李旭東;王霞;;玉米秸稈預(yù)處理研究[J];食品與發(fā)酵工業(yè);2008年04期

10 齊國利;董們;;生物質(zhì)熱解的動力學(xué)特性研究[J];電站系統(tǒng)工程;2006年05期

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1 張帥;生物質(zhì)微波預(yù)處理的實(shí)驗研究[D];華中科技大學(xué);2014年

2 梁韜;基于Py-GC/MS的半纖維素?zé)崃呀鈾C(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 曾葉霖;預(yù)處理對生物質(zhì)熱解特性的影響研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 王濤;整包秸稈的微波熱解特性研究[D];山東大學(xué);2008年

5 辛芬;預(yù)處理對生物質(zhì)熱解特性影響的試驗研究[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號：2821141