生物质燃烧过程中挥发性有机物释放特性研究

发布时间：2020-06-21 09:51

【摘要】：为了给生物质燃烧过程挥发性有机化合物(VOC)的减量排放提供科学依据,从而减少VOC对人类生活和自然环境带来的伤害,本论文主要研究生物质燃烧烟气中VOC的释放特性和形成机理,本论文进行的实验研究工作如下所述:首先,采用TG-FTIR-GC/MS联用技术研究程序升温下生物质及其组分的燃烧特性和产物释放规律。研究发现:木聚糖结构含有较多侧链即有结构不稳定的侧链断裂而析出挥发分,失重最早。木质素燃烧温度最广,在固定碳燃烧阶段有大量因为脱侧链和缩合反应形成的焦炭燃烧。纤维素和木聚糖低温燃烧产生的呋喃类和左旋葡萄糖较多,随着温度升高,芳香族化合物含量显著上升。木质素低温燃烧主要产生C02,高温燃烧产生的VOC明显增多,并且都是芳香族化合物。再者,使用Py-GC/MS联用技术对生物质及其组分在600℃燃烧产生的VOC释放规律进行研究。纤维素和木聚糖在600℃燃烧都产生醇类、酮类、酯类、脂肪族化合物和呋喃类化合物,醇类和酮类化合物的含量最高。不同的是在纤维素的燃烧产物中,左旋葡萄糖、左旋葡萄糖酮和1,4:3,6-二脱水-α-D-吡喃葡萄糖含量很高,而半纤维素的燃烧产物含有5.28%的酯类化合物和4.55%的脱水糖。木质素燃烧产生的都是含有愈创木基或紫丁香基的单苯环芳香族化合物,没有稠环芳香烃的成分。木屑燃烧产物中的稠环芳香烃是纤维素和半纤维素燃烧剩余物质发生炭化、化学转化和重排反应的产物。最后,使用管式电阻炉对生物质及其组分进行定温燃烧实验。研究发现,生物质及其组分燃烧会产生醇类、醛类、酮类、酸类、酚类、酯类、醚类、呋喃类、脱水糖、脂肪族、芳香族等11种挥发性有机化合物(VOC)。其中醇类、醛类、酚类、酯类、呋喃类、脱水糖、脂肪族、芳香族化合物是生物质及其组分燃烧的主要挥发性产物,非芳香族化合物的含量随反应温度的升高而下降,芳香族化合物的含量随温度升高呈现上升趋势。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6
【图文】：

TG曲线,木屑,木聚糖,木质素

纤维素、木质素、木聚糖、木屑燃烧TG曲线

纤维素,燃烧过程,产物,挥发性气体

２．５．１纤维素燃烧ＴＧ－ＦＴＩＲ分析逡逑．逦纤维素燃烧过程中气体产物析出３Ｄ红外特征图谱如图２．３所示，从图中可以逡逑清晰地看出每种气体产物或官能团所吸收红外光的特征光谱。从图２．３中的３Ｄ逡逑红外特征图谱中可以根据气体产物或官能团的特征吸收带和特定温度提取出纤逡逑维素燃烧气体产物的ＦＴＩＲ图谱见图２．４和挥发性物质在燃烧过程中的吸光度演变逡逑图谱见图２．５。逡逑N邋｜逡逑Ａｂ＾ｏｉｌｉ邋ａｕｃｒ．ａ．ｕ．逡逑ｊ邋ｐｉ逡逑４＾ＨＩＵｉｌｉＳｒ＾？００逡逑４１１０１１逡逑Ｔｃｎｉ｜ｉｆｎ？ｌｕｉｒ．ｌＣ逡逑２0ｏＳ逡逑Ｗａ＼ｅｎｉｕｎｈｒｒ．（ｎｉ１逦｜00＆＾３＾＂｜0？逡逑图２．３纤维素燃烧过程中挥发性气体产物的３Ｄ邋ＦＴＩＲ图谱逡逑纤维素在４０？８００°Ｃ燃烧过程中产生的不可凝小分子产物如Ｃ０２、ＣＯ、ＣＨ４，逡逑特殊官能团如羰基（００）、醚键（Ｃ－０－Ｃ）的释放曲线如图２．４所示。为了便于逡逑比较燃烧过程产物析出规律，将各产物的趋势线进行了纵向平移。纤维素燃烧产逡逑生的ｃｏ２、ＣＯ、ＣＨ４以及含有羰基、醚键的挥发性有机化合物的释放范围主要集逡逑中在３００？４００°Ｃ，只有Ｃ０２在５００°Ｃ左右还有一个吸收峰出现。在图２．４中，Ｃ0２逡逑的吸光强度最高，含有羰基官能Ｗ１的产物次之，ＣＨ４的吸光强度强于含有醚键的逡逑挥发分，ＣＯ的含量最低但是释放的温度范围很广。（：０２的形成过程分为两个阶逡逑段。３００？４５０°Ｃ为第…阶段，＜：０２的形成主要是由于纤维素中碳结构与氧气的氧化逡逑反应和纤维素中的羰基和羧基官能团的破裂和重整。第二阶段从４５０°Ｃ到６００°Ｃ

【参考文献】