1. 研究目的与意义
目的:掌握木质素原料的理化性质,明确木质素的热解特性。
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木质素的热解特性,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
针对木质素的热解,已有大量文献进行了研究,姚燕等利用热重红外联用仪对木质素热解失重过程及析出气体进行研究,分析得到木质素热解过程的活化能等。程辉等研究了木质素热解过程中产物半焦官能团的演化规律,进一步证明了木质素热解的分段特征。木质素主要热解温度区间为 150-650 ℃,热解气相产物主要有 CO、CO2和 CH4。随升温速率的增加,挥发分析出阶段 DTG 曲线的峰型随之变宽; 热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动,气体产物的累积产率逐渐减小,表明较高升温速率不利于气相产物的析出。将木质素与纤维素以不同比例充分混合后进行共热解试验,发现木质素与纤维素在共热解过程中存在着明显的相互作用,而不是简单的将各自单独热解性质线性相加后的关系,且其相互作用关系与混合物中纤维素的含量有着很大的关系,实验分别以纤维素质量掺混比为20%、40%、60%、80%的混合物进行共热解特性实验。在纤维素含量相对较低(≤40%)时,其最终失重率表现出相互抑制的作用, 而在较高纤维素含量(≥60%)时,低温热解区内共热解的失重率有所增加,并且整个热解过程最终失重率也高于纤维素和木质素单独热解值,表现出相互促进热解的关系。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:(1)木质素为实验原料,开展分析测试实验,掌握原料的理化性质;(2)研究木质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,查阅木质素热解方面的文献,完成开题报告,按照任务书要求;
2017年2月至3月,详细开展木质素热解实验,采用热重红外分析仪(tg-ftir)和快速热解-气相色谱质谱联用仪(py-gc/ms),研究木质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
木质素是生物质的重要组分,研究木质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。
