玉米秸秆沼渣热裂解及热动力学研究

发布时间：2024-12-11 01:28

　　 采用热重法(TG)-微分热重法(DTG)-差热分析法(DTA)研究玉米秸秆沼渣热解过程及热裂解反应动力学特征和机理。研究结果表明玉米秸秆沼渣的失重过程分为吸附水蒸发阶段和秸秆裂解、挥发性物质蒸发阶段。热解过程中,加热速率对玉米秸秆沼渣热解有显著作用。使用FWO、KAS和Popescu方法计算出其热解活化能分别为233、359、358 kJ/mol。对41种常用热裂解动力学机理函数分析确定其热裂解动力学机理为三级方程g(α)=(1-α)-2。扫描时电子显微镜(SEM)分析表明,热裂解可破坏玉米秸秆沼渣的木质纤维束状结构,降低木质纤维中的木质素和半纤维素的质量分数,但效果随升温速度的增大而变差。

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【部分图文】：

图3 玉米秸秆沼渣热解物SEM图像（4000×）

从图3可知，经过热裂解处理的玉米秸秆沼渣颗粒随升温速率的增大，木质纤维素束状结构被破坏的程度变轻，表面粗糙降低，产生的鳞片状物质和裂纹减少，鳞片状突起高度降低。这说明升温速率缓和的情况下，纤维束状结构破坏时间较充分，升温速率过快时，特定温度下的纤维束状结构反而因没有充足反应时间而....

图2 玉米秸秆沼渣热解第二阶段活化能图

FWO和KAS方法的优点是活化能E计算无需反应机理的确定，故可用于验证Popescu计算的结果。而Popescu方法的优点是避免Arrhenius方程和补偿作用等问题，故确定机理函数更可信[7-9]。如图3和表2所示，3种方法计算的lnA值和E接近，所以E值计算有效可信。但不同....

图1 玉米秸秆沼渣不同升温速率下的TG-DTG-DTA热裂解曲线

图1玉米秸秆沼渣不同升温速率下的TG-DTG-DTA热裂解曲线由表1和图1可知，玉米秸秆沼渣热裂解第1阶段的质量变化不大（7%～8%），第2阶段失重明显（在50%～55%之间），这与赵晓倩等[14]研究结果相似。另外，不同升温速率下，玉米秸秆沼渣在热裂解2个阶段的质量损失、平均....

图1 玉米秸秆沼渣不同升温速率下的TG-DTG-DTA热裂解曲线

由图1可知，不同升温速率下TG、DTG曲线形状相似。20～110℃之间是第1阶段，此阶段蒸发吸附水，这与文献[10-12]研究结果一致。约350℃处是第2阶段，此阶段蒸发挥发性物质和秸秆裂解，与文献[10-13]研究结果一致，其中10℃/min和20℃/min下均有3个波谷，而3....

本文编号：4015969