生物質熱解焦炭理化特性的研究.pdf

1、近年來，生物質氣化技術得到廣泛應用，但生物質燃氣中焦油脫除是生物質燃氣高效利用工藝發(fā)展的瓶頸。催化裂解是焦油脫除的有效途徑，生物質焦炭作為焦油裂解的催化劑因其價格低廉、不易失活、催化效果好等優(yōu)點受到國內外學者的廣泛關注。本課題以探索生物質焦炭催化裂解生物質焦油的機理為研究背景，以生物質熱解焦炭為研究對象，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構、活性官能團結構和堿金屬/堿土金屬（AAEM）元素含量及賦存形態(tài)三方面

2、展開。
　　本文利用一維攜帶流反應器在N2氣氛下制備生物質木屑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構及表面 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）針對木屑熱解焦炭活性官能團結構特性展開了研究；采用化學分析分餾過程的方法；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、解焦炭內AAEM元素的含量及其賦存形態(tài)。
　　生物質木屑熱解焦炭在1×102-1×104nm的大孔范圍內具有較為發(fā)達的孔隙結構，孔隙率及比表面積在500-900℃溫度范圍內出現(xiàn)了先增大后平穩(wěn)（或減?。┑淖兓厔?，且700℃生物質熱解焦炭孔隙結構最為發(fā)達；生物質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構，且隨熱解溫度的增加出現(xiàn)了由纖維狀依次轉化為多孔狀及熔融狀結構的規(guī)律。
　　熱解溫度的升高使木屑中活性官能團逐

4、漸遭到破壞，糖類及脂肪類等豐富的含氧官能團結構逐漸消失和轉化，官能團種類逐漸減少，熱解焦炭所含C=C的芳香結構增多，石墨化程度增大，出現(xiàn)了小芳香環(huán)到大芳香環(huán)的轉變，500-700℃交聯(lián)反應導致芳香甲基 C-C結構的迅速形成，700-900℃伴隨著羧基的同時脫落。
　　生物質木屑及其熱解焦炭內 AAEM元素具有富 K少 Na，多 Ca少 Mg的分布特點，且其在樣品顆粒表面主要以均勻態(tài)分布，并在多孔狀結構孔壁熔融處出現(xiàn)了Ca元素的富集