半纤维素热解特性的实验研究开题报告

1. 研究目的与意义

目的：掌握半纤维素原料的理化性质，明确半纤维素的热解特性。

意义：生物质热解过程非常复杂，本课题的实施，不仅有助于加深理解半纤维素的热解特性，而且为生物质热解机理的深入研究提供一定的数据基础。

2. 国内外研究现状分析

半纤维素结构较为复杂，是由木糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖等组成的一种非均一多聚糖。对半纤维素热解机理的实验研究，在过去的几十年里已有较多报道。Wang等采用木聚糖作为半纤维素的模化物，研究了反应温度和载气体积流量对半纤维素的热解影响。结果表明，木聚糖热解生成的焦油产率随温度升高而增加，达到最大值后随着温度的继续升高，焦油发生二次裂解使产率降低; 气体产物主要有CO2、CO、CH4等，其产率随温度升高而增加。彭云云等发现半纤维素的热解主要发生在低温阶段(＜500 ℃) ，随着温度的升高，生物油和焦炭的产量下降，而气体产物的产量上升，液相产物中主要是酸类、醇类、呋喃、环戊烯酮类化合物。一些研究表明，半纤维素模化物4-O-甲基葡萄糖醛酸木聚糖其热解产物主要有: 甲酸、甲醇、乙酸、丙酮、丙烯醛和2-糠醛等；半纤维素动力学的实验研究表明，半纤维素具有热稳定性差、热裂解焦炭产量高的特点；热裂解木聚糖得到的主要产物有: 水分、甲醇、甲酸、乙酸、丙酸、1-羟基丙酮、1-羟基丁酮和2-糠醛等。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）半纤维素为实验原料，开展分析测试实验，掌握原料的理化性质；（2）研究半纤维素的热解过程及热解产物分布。

研究计划：2016年12月至2017年1月，查阅半纤维素热解方面的文献，完成开题报告，按照任务书要求；

2017年2月至3月，详细开展半纤维素热解实验，采用热重红外分析仪（TG-FTIR）和小型热解装置，研究半纤维素的热解特性和产物分布。2017年4月，总结实验数据，与以往文献的对比分析；2017年5月至6月，撰写毕业论文，按照评审要求进一步完善实验和数据分析，答辩、提交论文定稿。

4. 研究创新点

半纤维素是生物质的重要组分，研究半纤维素的热解特性和产物分布特性，符合当前生物质能热解利用技术的发展趋势。本课题的数据也将为生物质热解机理的研究提供一定的数据基础。