木質(zhì)素?zé)峤馐е靥匦约捌錃庀喈a(chǎn)物釋放規(guī)律(2)

1、木質(zhì)素?zé)峤馐е靥匦约捌錃庀喈a(chǎn)物釋放規(guī)律(2)2. 2 不同升溫速率下木質(zhì)素?zé)峤馓匦约皻怏w產(chǎn)物析出規(guī)律將木質(zhì)素按照不同升溫速率（ 5 /min、10 /min、20 / min、40 / min） 進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，得到的TG 曲線和 DTG 曲線。由圖 3 可知，不同升溫速率下，木質(zhì)素?zé)崃呀獾腡G 和 DTG 曲線具有一致的演化趨勢(shì)。升溫速率為5 / min 時(shí)，熱解的主失重區(qū)內(nèi) DTG 曲線的峰型不明顯，特別是在熱解后期。隨升溫速率的增加，在揮發(fā)分析出階段 DTG 曲線的峰型也隨之變寬，熱解起始溫度、最大失重峰溫均向高溫側(cè)移動(dòng)，這是因?yàn)樯郎厮俾实脑黾右鹉举|(zhì)素試樣內(nèi)外之間、試樣外表面與坩堝間的溫

2、度梯度增大，木質(zhì)素?zé)峤膺^程產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物擴(kuò)散至外面時(shí)，反應(yīng)室的實(shí)際溫度已經(jīng)升高，從而測(cè)得的揮發(fā)分初始析出溫度和峰溫均向高溫側(cè)移動(dòng)。木質(zhì)素在不同升溫速率下熱解 CO、CO2和 CH4吸光度曲線見圖 4.由圖可以看出，CO 和 CO2的起始析出溫度較低且相近，在200 氣體就開始析出，均有一大一小兩個(gè)峰，同時(shí)還存在肩峰，但二者析出峰形差異較大。CO2在 300 時(shí)大量析出，而 CO起始析出溫度較高。CH4的析出在 300 750 溫度區(qū)間完成，有兩個(gè)主要生成峰和肩峰。隨升溫速率的增加，氣體的析出溫度及峰值溫度均向高溫方向移動(dòng)，這一現(xiàn)象與升溫速率對(duì) TG、DTG 曲線影響規(guī)律一致。主要是因?yàn)樯郎厮俾?/p>

3、過快，傳熱及析出的氣體產(chǎn)物不能及時(shí)擴(kuò)散出去。為深入分析木質(zhì)素?zé)峤膺^程中主要?dú)怏w產(chǎn)物（ CO、CO2和 CH4） 的析出規(guī)律，圖 5 為木質(zhì)素在不同升溫速率下熱解過程中氣相產(chǎn)物的累計(jì)產(chǎn)率。由圖可明顯看出，木質(zhì)素?zé)峤鈿庀喈a(chǎn)物的累積產(chǎn)率發(fā)生了明顯變化，隨升溫速率的增大，累積產(chǎn)率減小，可見，較高的升溫速率對(duì)氣體產(chǎn)物的析出不利。2. 3 不同催化劑下木質(zhì)素?zé)峤馓匦约皻怏w產(chǎn)物析出規(guī)律圖 6 為添加三種堿金屬鹽和木質(zhì)素物理摻混后和木質(zhì)素的熱解失重圖。從圖中可以看出： 溫度較低時(shí)（ 600 ） 時(shí)，三種堿金屬鹽的添加使得木質(zhì)素的熱解速率明顯高于木質(zhì)素單獨(dú)熱解時(shí)的速率，這說明堿金屬鹽對(duì)木質(zhì)素的高溫裂解速率有一定

4、的促進(jìn)作用，文獻(xiàn)14也得到了相同的結(jié)論。圖 7 為添加堿金屬鹽后木質(zhì)素?zé)峤鈿庀喈a(chǎn)物的析出規(guī)律。由圖 7 可以看出，木質(zhì)素單獨(dú)熱解時(shí)，CH4初始析出溫度較低，含量較高的甲氧基的存在使其在 300 就出現(xiàn)了較強(qiáng)的 CH4析出峰，而堿金屬鹽的加入明顯降低了 CH4的析出峰，說明堿金屬鹽加入不利于 CH4的產(chǎn)生。對(duì) CO 和 CO2氣體，添加碳酸鈣的木質(zhì)素?zé)峤庠?50 出現(xiàn)尖銳的氣體析出峰，鈣鹽中的礦物質(zhì)在較高溫度下有利于 CO 和CO2的生成。如圖 8 可知，添加碳酸鈉和碳酸鉀后的木質(zhì)素?zé)峤猱a(chǎn)生的 CO、CO2和 CH4氣體的最終累積產(chǎn)率均較小，雖然鈣鹽促進(jìn)了某個(gè)溫度段 CO 和CO2的生成，但最終

5、生成總量與木質(zhì)素單獨(dú)熱解相比明顯減少。比較而言碳酸鈉和碳酸鉀對(duì)木質(zhì)素?zé)峤鈿庀喈a(chǎn)物 CO、CO2和 CH4的析出抑制作用明顯。3 結(jié)論木質(zhì)素主要熱解溫度區(qū)間為 150 650 ，熱解氣相產(chǎn)物主要有 CO、CO2和 CH4.隨升溫速率的增加，揮發(fā)分析出階段 DTG 曲線的峰型隨之變寬； 熱解起始溫度、最大失重峰溫均向高溫側(cè)移動(dòng)，氣體產(chǎn)物的累積產(chǎn)率逐漸減小，表明較高的升溫速率不利于氣相產(chǎn)物的析出。堿金屬鹽 K2CO3、Na2CO3和 CaCO3的加入使木質(zhì)素殘余焦炭產(chǎn)量略有增加，并且對(duì)氣相產(chǎn)物的析出尤其對(duì) CH4的生成有明顯的抑制作用。鈉鹽的加入提高了熱解主反應(yīng)區(qū)木質(zhì)素的熱解速率，K2CO3的加入對(duì)

6、木質(zhì)素的高溫裂解速率有一定的促進(jìn)作用。鈣鹽促進(jìn)了 600 700 溫度區(qū)間 CO 和CO2的生成。比較而言碳酸鈉和碳酸鉀對(duì)木質(zhì)素?zé)峤鈿庀喈a(chǎn)物 CO、CO2和 CH4的析出抑制作用明顯。參 考 文 獻(xiàn)1 張紀(jì)莊。 生物質(zhì)能利用方式的分析比較。 新能源及工藝，2003; 2（ 12） : 23-25Zhang Jizhuang. Comparison analysis on mode of biomass energy utili-zation. Energy Engineering,2003; 2（ 12） : 23-252 Bu Q,Lei H W,Zacher A H,et al. A review of catalytic hydrodeoxy-genation of lignin-derived phenols from biomass pyrolysis. BioresourceTechnology,2012; 124: 470-4773 Bassilak