毛竹熱解行為及預處理影響的研究.pdf

1、隨著時代的發展，化石燃料日益枯竭，由使用化石燃料而引起的環境污染問題日益嚴重，生物質能的開發和利用越來越受到重視。竹材是重要的森林資源之一，在我國，分布廣，資源蘊藏量大，是一種理想的可再生生物質資源。本文對毛竹在熱重(TG)及管式爐中的熱解行為進行了深入系統的研究和探討，并引入水洗及酸洗作為熱解過程的預處理，針對預處理對原料及其熱解行為的影響進行了深入及全面的分析。實驗結果對深入認識竹材熱解規律、設計及優化竹材熱解加工工藝、開發高附加值

2、的熱解產品具有重要的指導意義。
　　本文首先采用熱重(TG)分析，研究了毛竹在惰性氣氛下、較慢（5-50 K/min）和較快（100-200 K/min）升溫速率時的失重行為。分別采用模式函數法和等轉化率法對非等溫動力學過程進行擬合。通過對動力學結果進行比較和分析，結合可能的熱解機理，對不同熱解條件下毛竹的熱解行為進行討論。結果表明，建立的動力學模型可較好地模擬毛竹熱解失重行為，并可在一定程度上反映真實的熱解過程。
　　在熱

3、重實驗基礎上，自行設計管式爐反應器，對毛竹原料進行熱解實驗，收集液體產物進行GC/MS及GC分析，考察了升溫速率及反應終溫對三種產物（固體炭、液體及氣體）產率及幾種液體組分（糠醛、苯酚、愈創木酚）含量的影響，對有機小分子及酚類產物的生成過程進行了一定程度的探討。結果表明，采用管式爐對毛竹進行熱解時，當升溫速率較慢/反應終溫較低時，主要為半纖維素和纖維素的熱解反應，其初級反應產物將進一步反應生成酚類物質;較快的升溫速率（較大的加熱功率）/

4、較高的反應溫度有利于木素熱解，使酚類產物產率明顯上升，同時半纖維素及纖維素產物的二次反應將被抑制。
　　采用不同的預處理條件（浸洗時間、酸濃度）對毛竹樣品進行水洗及稀硫酸洗預處理，在之后的熱重及管式爐熱解實驗中，對毛竹原樣及處理樣在不同條件下（TG中不同的升溫速率、管式爐實驗中不同的升溫速率和反應終溫）的熱解行為分別進行動力學及熱解產物分析，深入討論了預處理對熱解行為的影響及其原因。采用水洗及稀硫酸洗對毛竹樣品進行預處理，對樣品性

5、質的主要改變包括:(1)去離子作用:水洗可明顯脫除竹材中的灰分，酸洗的脫灰分作用與水洗相當。(2)對大分子結構的影響:采用稀硫酸對樣品進行預處理，將破壞大分子物理結構。(3)水洗將在原料中添加少量水份，酸洗將在熱解反應中引入酸性離子，對熱解產物的分布造成影響。(4)水洗及酸洗對樣品中主要化學成分的含量也將造成一定影響，但這一變化對熱解的影響與其他因素相比并不明顯。從熱解動力學角度看，預處理對堿金屬離子的移除作用對熱解影響最為明顯，使熱解