竹廢料微波裂解及其產物性質的研究.pdf

1、在能源危機和環(huán)境保護的雙重壓力下，生物質能的開發(fā)利用受到人們的廣泛關注。生物質熱化學轉化技術是生物質能源化轉化利用研究中的一個重點，本文闡述了生物質能源的特點及利用技術，認為生物質快速熱裂解技術是目前世界上生物質能研究開發(fā)中最具潛力的實用技術之一。通過比較細統(tǒng)地總結了國內外生物質熱裂解制取生物油的研究現狀，特別是對不同類型的典型反應器的比較，確認微波裂解即是新型的生物質快速熱裂解技術之一，由于微波加熱的種種優(yōu)點(如：高效快速、節(jié)能省電、

2、選擇性、無污染和易控制等)，可有效的應用于生物質的快速熱裂解研究。毛竹是我國重要的林業(yè)資源之一，利用率較低，本文結合江西省重大攻關項目“利用竹廢料轉化生物可降解材料”(項目編號Z02698)，利用自行設計研制的以微波反應器為主體的生物質快速熱裂解系統(tǒng)，進行了竹廢料微波裂解及其產物性質的研究。 本文對竹廢料的微波裂解進行了系統(tǒng)的試驗研究，得出了微波裂解過程中原料含水率、裂解溫度、裂解功率、原料粒徑、催化劑、焦炭用量等主要參數對竹廢

3、料微波裂解各產物分布的影響規(guī)律。并通過竹廢料的熱重試驗得知，竹廢料的微波熱裂解過程是個復雜的動力學過程，主要包括微量的失重、纖維素和半纖維素的熱解以及木質素的熱解三個階段。在此基礎上，利用“通用旋轉中心組合設計”優(yōu)化了竹廢料微波裂解制取生物油的工藝，得到最佳的工藝參數為裂解功率800W，裂解溫度492℃，焦炭用量4.2％，裂解時間13min，該條件下，竹廢料微波裂解所得的液體得率為52.80％。 利用現代精密儀器對試驗所制取生物

4、油的主要物理特性(灰分、水分、粘度、密度、pH值、殘渣率和酸值)及成分進行了詳細地分析研究。結果表明生物油成分復雜，具有高氧含量及高含水率的特性，此外生物油呈酸性，腐蝕性強，穩(wěn)定性差，因而必須通過進一步改性后才能得到更好的利用。 竹廢料微波裂解的固體產物竹炭的得率基本在20％以上，本文對不同工藝參數下的竹炭特性進行了分析。由不同催化條件下竹炭的紅外光譜圖知，經過無機試劑催化后，竹炭的表面結構增加了部分含氧/氮基團，增強或擴大了竹

5、炭的吸附活性，因而改變了竹炭對有機物、無機物的吸附選擇性。因而本文又對裂解所得竹炭進行了不同化學活化法處理的試驗研究，使竹炭孔隙得到充分發(fā)展以獲得吸附性能良好的產品。結果發(fā)現在KOH濃度25％，浸漬時間24h，微波功率800W，活化時間7min的工藝條件下活化的竹炭，其碘吸附值為 1239.08mg·g<'-1>，亞甲基藍吸附值為274.95 mg·g<'-1>，比表面積為1394.16m<'2>·g<'-1>。產品的吸附指標超過了國家