不同水热条件对秸秆微波水热碳化产物组成和结构特性影响
发布时间：2021-09-06 03:51
为了解秸秆微波水热碳化过程中产物形成机制及其理化结构演变规律,该文采用控制变量法进行了单因素试验设计,研究了水热温度、停留时间、催化剂和原料种类对秸秆微波水热产物组成和结构特性的影响。结果表明,随着水热温度升高和停留时间延长,液相产物的pH值先降低后增加,最低值为3.13,电导率和PO43-–P质量浓度先增加后下降,最大值分别为9.38 mS/cm和308 mg/L,NH4+–N质量浓度增加,260℃最大值为155 mg/L,而水热焦的产率、H/C和O/C下降,固定碳、C、高位热值增加。高温和长停留时间使水热焦生成较多纳米碳微球结构,且使其O-H键先增多后减少。高温和K2CO3使水热焦的芳香烃结构和C=O、C–O含氧官能团增强,而长停留时间使其先增强后减弱。高温和长停留时间使水热焦的比表面积、孔体积和孔径均先增加后降低,而K2CO3使水热焦的纳米碳微球和比表面积增加,最大比表面积为10.975 9 m2...
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水热温度对不同秸秆液相产物酸碱度和组分的影响Fig.2EffectsofhydrothermaltemperatureonpHvalueandcompositionsofliquidproductsfromcropresidues注：水热停留时间为60min；无催化剂
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年210图4不同水热条件对秸秆微波水热焦红外光谱的影响Fig.4EffectsofdifferenthydrothermalconditionsonFTIRofmicrowave-assistedhydrothermalcokesfromcropresidue2.5不同秸秆水热焦的扫描电镜分析不同秸秆水热焦的SEM扫描电镜图如图5所示。随着水热温度升高和停留时间延长，玉米秆水热焦的破碎程度越来越严重，高温和长停留时间使玉米秆水热焦表面和内部呈现出较多纳米碳微球结构，孔隙结构丰富（图5a、5b、5c、5e和5f）。主要是由于温度越高，水热反应越剧烈，时间越长，水热反应越彻底，高温和长停留时间促进可溶性碳水化合物从纤维骨架中溶解析出，利于秸秆中纤维素、半纤维素发生解聚、脱水和碳化反应，使孔隙结构增加，形成纳米碳微球结构[27]。碱性催化剂K2CO3的加入容易破坏秸秆的木质纤维骨架，促使玉米秆水热焦生成更多的纳米碳微球结构，破碎也更严重，形成更多孔隙（图5b、5g和5h）。不同种类秸秆相比，棉秆水热焦在240℃时破碎严重，孔隙增多，而未见纳米碳微球结构（图5j），可能是由于棉秆木质纤维含量丰富，有利于水热焦产率增加，但不利于纳米碳微球结构的生成[27]。玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦在240℃时生成了很多大小不一的纳米碳微球结构，且表面光滑（图5b、5d和5i）。可能是由于玉米秆、水稻秆和油菜秆的纤维素、半纤维素和可溶性糖相对较多[15]，因此高温下制备的玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦纳米碳微球结构明显突出，同时由于其表面含有大量的含氧官能团（图4c），易与其他分子、离子及官能团结合形成新型功能碳材料，可作为制备多孔材料和新型碳基纳米材料的?
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年210图4不同水热条件对秸秆微波水热焦红外光谱的影响Fig.4EffectsofdifferenthydrothermalconditionsonFTIRofmicrowave-assistedhydrothermalcokesfromcropresidue2.5不同秸秆水热焦的扫描电镜分析不同秸秆水热焦的SEM扫描电镜图如图5所示。随着水热温度升高和停留时间延长，玉米秆水热焦的破碎程度越来越严重，高温和长停留时间使玉米秆水热焦表面和内部呈现出较多纳米碳微球结构，孔隙结构丰富（图5a、5b、5c、5e和5f）。主要是由于温度越高，水热反应越剧烈，时间越长，水热反应越彻底，高温和长停留时间促进可溶性碳水化合物从纤维骨架中溶解析出，利于秸秆中纤维素、半纤维素发生解聚、脱水和碳化反应，使孔隙结构增加，形成纳米碳微球结构[27]。碱性催化剂K2CO3的加入容易破坏秸秆的木质纤维骨架，促使玉米秆水热焦生成更多的纳米碳微球结构，破碎也更严重，形成更多孔隙（图5b、5g和5h）。不同种类秸秆相比，棉秆水热焦在240℃时破碎严重，孔隙增多，而未见纳米碳微球结构（图5j），可能是由于棉秆木质纤维含量丰富，有利于水热焦产率增加，但不利于纳米碳微球结构的生成[27]。玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦在240℃时生成了很多大小不一的纳米碳微球结构，且表面光滑（图5b、5d和5i）。可能是由于玉米秆、水稻秆和油菜秆的纤维素、半纤维素和可溶性糖相对较多[15]，因此高温下制备的玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦纳米碳微球结构明显突出，同时由于其表面含有大量的含氧官能团（图4c），易与其他分子、离子及官能团结合形成新型功能碳材料，可作为制备多孔材料和新型碳基纳米材料的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化温度对畜禽粪便水热炭燃烧特性的影响[J]. 周思邈,韩鲁佳,杨增玲,马秋林. 农业工程学报. 2017(23)
[2]水热炭化温度和时间对鸡粪生物质炭性质的影响[J]. 张进红,林启美,赵小蓉,李贵桐. 农业工程学报. 2015(24)
博士论文
[1]催化剂对炭化反应产物性质的影响[D]. 梁丰.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]玉米芯和松子壳的水热碳化及其产物吸附性能研究[D]. 乔娜.大连理工大学 2015
本文编号：3386688
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水热温度对不同秸秆液相产物酸碱度和组分的影响Fig.2EffectsofhydrothermaltemperatureonpHvalueandcompositionsofliquidproductsfromcropresidues注：水热停留时间为60min；无催化剂
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年210图4不同水热条件对秸秆微波水热焦红外光谱的影响Fig.4EffectsofdifferenthydrothermalconditionsonFTIRofmicrowave-assistedhydrothermalcokesfromcropresidue2.5不同秸秆水热焦的扫描电镜分析不同秸秆水热焦的SEM扫描电镜图如图5所示。随着水热温度升高和停留时间延长，玉米秆水热焦的破碎程度越来越严重，高温和长停留时间使玉米秆水热焦表面和内部呈现出较多纳米碳微球结构，孔隙结构丰富（图5a、5b、5c、5e和5f）。主要是由于温度越高，水热反应越剧烈，时间越长，水热反应越彻底，高温和长停留时间促进可溶性碳水化合物从纤维骨架中溶解析出，利于秸秆中纤维素、半纤维素发生解聚、脱水和碳化反应，使孔隙结构增加，形成纳米碳微球结构[27]。碱性催化剂K2CO3的加入容易破坏秸秆的木质纤维骨架，促使玉米秆水热焦生成更多的纳米碳微球结构，破碎也更严重，形成更多孔隙（图5b、5g和5h）。不同种类秸秆相比，棉秆水热焦在240℃时破碎严重，孔隙增多，而未见纳米碳微球结构（图5j），可能是由于棉秆木质纤维含量丰富，有利于水热焦产率增加，但不利于纳米碳微球结构的生成[27]。玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦在240℃时生成了很多大小不一的纳米碳微球结构，且表面光滑（图5b、5d和5i）。可能是由于玉米秆、水稻秆和油菜秆的纤维素、半纤维素和可溶性糖相对较多[15]，因此高温下制备的玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦纳米碳微球结构明显突出，同时由于其表面含有大量的含氧官能团（图4c），易与其他分子、离子及官能团结合形成新型功能碳材料，可作为制备多孔材料和新型碳基纳米材料的?
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年210图4不同水热条件对秸秆微波水热焦红外光谱的影响Fig.4EffectsofdifferenthydrothermalconditionsonFTIRofmicrowave-assistedhydrothermalcokesfromcropresidue2.5不同秸秆水热焦的扫描电镜分析不同秸秆水热焦的SEM扫描电镜图如图5所示。随着水热温度升高和停留时间延长，玉米秆水热焦的破碎程度越来越严重，高温和长停留时间使玉米秆水热焦表面和内部呈现出较多纳米碳微球结构，孔隙结构丰富（图5a、5b、5c、5e和5f）。主要是由于温度越高，水热反应越剧烈，时间越长，水热反应越彻底，高温和长停留时间促进可溶性碳水化合物从纤维骨架中溶解析出，利于秸秆中纤维素、半纤维素发生解聚、脱水和碳化反应，使孔隙结构增加，形成纳米碳微球结构[27]。碱性催化剂K2CO3的加入容易破坏秸秆的木质纤维骨架，促使玉米秆水热焦生成更多的纳米碳微球结构，破碎也更严重，形成更多孔隙（图5b、5g和5h）。不同种类秸秆相比，棉秆水热焦在240℃时破碎严重，孔隙增多，而未见纳米碳微球结构（图5j），可能是由于棉秆木质纤维含量丰富，有利于水热焦产率增加，但不利于纳米碳微球结构的生成[27]。玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦在240℃时生成了很多大小不一的纳米碳微球结构，且表面光滑（图5b、5d和5i）。可能是由于玉米秆、水稻秆和油菜秆的纤维素、半纤维素和可溶性糖相对较多[15]，因此高温下制备的玉米秆、水稻秆和油菜秆水热焦纳米碳微球结构明显突出，同时由于其表面含有大量的含氧官能团（图4c），易与其他分子、离子及官能团结合形成新型功能碳材料，可作为制备多孔材料和新型碳基纳米材料的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化温度对畜禽粪便水热炭燃烧特性的影响[J]. 周思邈,韩鲁佳,杨增玲,马秋林. 农业工程学报. 2017(23)
[2]水热炭化温度和时间对鸡粪生物质炭性质的影响[J]. 张进红,林启美,赵小蓉,李贵桐. 农业工程学报. 2015(24)
博士论文
[1]催化剂对炭化反应产物性质的影响[D]. 梁丰.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]玉米芯和松子壳的水热碳化及其产物吸附性能研究[D]. 乔娜.大连理工大学 2015
本文编号：3386688
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