预处理对生物质热解特性的影响研究

发布时间：2020-04-15 04:27

【摘要】：热解液化被认为是最经济可行的生物质热化学转化技术而受到广泛的研究,然而关于预处理对生物质热解特性的影响报道不多。本文主要研究了生物及化学预处理对生物质热解产物分布、液体产物组成等特性的影响及其作用机理。筛选出大鬼、FW、BP5等三个白腐菌株用于生物预处理,其中大鬼、FW对纤维素降解明显,而BP5对组分改变较小。同时还采用了稀酸、稀碱等化学方法预处理生物质。预处理后的生物质用于热解,并对液体产物进行GC/MS成分分析。结果表明,预处理对生物质热解转化率并无显著影响,但对热解产物各相分布和热解液体的组分含量改变明显。采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱以及热重分析技术研究了不同处理方法对生物质木质纤维素组成、结构以及热解动力学特性的改变,结果表明:预处理对纤维素、半纤维素的降解是处理后生物质热解油产率下降的原因,木质素结构的改变可以部分解释热解液体产物组分含量的变化。生物预处理使生物质热解失重率减小,但参与反应的活化能降低,理论上可降低反应能耗。初步研究了白腐菌BP5对玉米秸秆的生物学作用。通过超滤分离得到了白腐菌BP5分泌的分子量5000u以下的胞外小分子物质,它可能通过Fenton反应参与了木质素的降解。本文通过对生物和化学预处理的生物质进行热解实验,初步探讨了预处理对生物质热解特性的影响,为生物质热解机理的明晰提供了有价值的参考依据。同时,为预处理用于原位提升热解油品质的应用打下了基础。
【图文】：

玉米秸秆

菌株 BP5 处理后纤维素、半纤维素含量高，相对应的热解产物酸、酮、醛类高；同样，BP5 处理后木质素相对含量最低，热解液体中苯酚类衍生物的含量却最低，是对照的 33.96%，是菌株 FW 处理的 17.2%。菌株 FW 正是处理后使生物木质素含量相对上升最大的菌株。但木质纤维素组分含量的改变远比生物质热解体产物化合物含量的变化小，可见，单从木质纤维素的组成出发，并不能对热解体产物的组成作出全面的解释。木质素的结构变化可能是引起热解液体产物含量化重要的原因之一。4.3.2 木质纤维素结构改变对热解的影响4.3.2.1 电镜观察扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主是样品的二次电子发射来对材料的表面微观结构进行观察分析。图 4.1-4.8 为对照白腐菌处理秸秆的电镜照片。

玉米秸秆

菌株 BP5 处理后纤维素、半纤维素含量高，相对应的热解产物酸、酮、醛类高；同样，BP5 处理后木质素相对含量最低，热解液体中苯酚类衍生物的含量却最低，是对照的 33.96%，，是菌株 FW 处理的 17.2%。菌株 FW 正是处理后使生物木质素含量相对上升最大的菌株。但木质纤维素组分含量的改变远比生物质热解体产物化合物含量的变化小，可见，单从木质纤维素的组成出发，并不能对热解体产物的组成作出全面的解释。木质素的结构变化可能是引起热解液体产物含量化重要的原因之一。4.3.2 木质纤维素结构改变对热解的影响4.3.2.1 电镜观察扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主是样品的二次电子发射来对材料的表面微观结构进行观察分析。图 4.1-4.8 为对照白腐菌处理秸秆的电镜照片。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216

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