基于LF-NMR及MRI的2种速生材干燥过程中水分分布状态研究
发布时间：2021-07-18 11:14
为了解太阳能干燥过程中速生材内部水分状态及迁移规律,采用低场核磁共振及核磁共振成像检测桉、杨木干燥过程中水分分布、含量变化及迁移过程,借助扫描电镜在微观层面进行分析。结果表明:核磁共振信号强度与称重法所测含水率相关性系数高达0.99以上,因此低场核磁共振可准确测定木材中的水分含量;桉木和杨木饱水试样的核磁共振信号中均存在3种峰,桉木弛豫时间分别为1.32、32.75、403.70 ms,杨木为2.66、32.75、352.12 ms,对应着结合水及两种状态的自由水;随着干燥进行,不同状态水分的横向弛豫时间逐渐减小,木材对水分的束缚增加。当桉木含水率为27.28%,杨木含水率为35.71%左右时,水分散失转为以结合水为主。通过核磁共振成像中氢质子密度的不同可对水分含量进行区分,进而可观测干燥过程中木材内部水分移动状态。因此,通过低场核磁共振及核磁共振成像可研究速生材干燥过程中的内部水分状态及分布。
【文章来源】：西南林业大学学报(自然科学). 2020,40(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
FID信号强度与含水率关系
由图2可知，每个峰代表着1种类型的水分，峰顶对应的时间为该种状态水分的平均弛豫时间，而峰高的变化则代表干燥过程中水分含量的变化。木材中的水分随着干燥的进行不断减少，在图3中显示为峰高不断降低。T2的大小代表水分的自由度，含水率越低，木材与水分结合越紧密，水分对应的横向弛豫时间越小；反之，T2越大说明水分越自由，更容易被排出[23]。干燥初期，木材组分中弛豫时间最长的自由水T23先蒸发，内部自由水在毛细管张力作用下向表层持续迁移。随着干燥的进行，A22、A23峰值信号量不断减小，水分不断散失且蒸发面不断向内部移动。图3 自由水与结合水分量
图2 不同含水率状态下的弛豫信号强度变化图桉木及杨木饱水试件均存在3个弛豫峰，其弛豫峰对应的T2分别为桉木：1.32、32.75、403.70 ms；杨木：2.66、32.75、352.12 ms。根据Labbe等[24]对水分存在状态T2数量级范围的划分可知，结合水为0.1～10 ms，自由水为10～100 ms。由此可知，桉木及杨木饱水试件的3个弛豫峰代表了3种状态的水分，分别为T21代表的结合水，以及T22、T23代表的2种状态的自由水[17]。根据弛豫信号变化图2中峰面积所占比例计算该种峰对应的水分含量，结果如表1所示。由图2和表1可知，干燥初期，自由水快速散失；不同于自由水，结合水散失贯穿整个干燥过程，散失速度较慢。张明辉等[22]利用核磁共振对新疆杨干燥过程进行研究，结果表明在整个干燥过程中结合水的弛豫时间不断减小，说明在自由水散失的同时伴随着结合水的散失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冀北山区不同坡向白桦木材解剖特性径向变异研究[J]. 唐爽,孙照斌,马长明. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(03)
[2]含水率与温度对巨尾桉汽蒸效果的影响及机理研究[J]. 孔璐璐,赵紫剑,何正斌,伊松林. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(02)
[3]青冈栎天然林木材的解剖特征及基本材性研究[J]. 胡拉,吴东山,徐慧兰,杨章旗. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(02)
[4]基于LFNMR的木材干燥过程中水分状态变化[J]. 马尔妮,王望,李想,杨甜甜. 林业科学. 2017(06)
[5]低场核磁共振及成像技术分析白芍炮制过程中水分变化规律[J]. 段文娟,李月,崔莉,刘峰,杨国红,郭兰萍,王晓. 中国中药杂志. 2017(11)
[6]核磁共振技术在果蔬中的应用研究进展[J]. 黄亚伟,张令,王若兰,王慧,赵炎. 食品工业. 2015(12)
[7]利用核磁共振测定木材吸着水饱和含量[J]. 高鑫,庄寿增. 波谱学杂志. 2015(04)
[8]利用时域核磁共振研究木材干燥过程水分状态变化[J]. 张明辉,李新宇,周云洁,高玉磊. 林业科学. 2014(12)
[9]太阳能干燥装置性能及三七干燥效果[J]. 王云峰,李明,王六玲,魏生贤. 农业工程学报. 2010(10)
博士论文
[1]MUF树脂浸渍杨木干燥过程中水分迁移和树脂固化特性研究[D]. 徐康.中国林业科学研究院 2017
本文编号：3289465
【文章来源】：西南林业大学学报(自然科学). 2020,40(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
FID信号强度与含水率关系
由图2可知，每个峰代表着1种类型的水分，峰顶对应的时间为该种状态水分的平均弛豫时间，而峰高的变化则代表干燥过程中水分含量的变化。木材中的水分随着干燥的进行不断减少，在图3中显示为峰高不断降低。T2的大小代表水分的自由度，含水率越低，木材与水分结合越紧密，水分对应的横向弛豫时间越小；反之，T2越大说明水分越自由，更容易被排出[23]。干燥初期，木材组分中弛豫时间最长的自由水T23先蒸发，内部自由水在毛细管张力作用下向表层持续迁移。随着干燥的进行，A22、A23峰值信号量不断减小，水分不断散失且蒸发面不断向内部移动。图3 自由水与结合水分量
图2 不同含水率状态下的弛豫信号强度变化图桉木及杨木饱水试件均存在3个弛豫峰，其弛豫峰对应的T2分别为桉木：1.32、32.75、403.70 ms；杨木：2.66、32.75、352.12 ms。根据Labbe等[24]对水分存在状态T2数量级范围的划分可知，结合水为0.1～10 ms，自由水为10～100 ms。由此可知，桉木及杨木饱水试件的3个弛豫峰代表了3种状态的水分，分别为T21代表的结合水，以及T22、T23代表的2种状态的自由水[17]。根据弛豫信号变化图2中峰面积所占比例计算该种峰对应的水分含量，结果如表1所示。由图2和表1可知，干燥初期，自由水快速散失；不同于自由水，结合水散失贯穿整个干燥过程，散失速度较慢。张明辉等[22]利用核磁共振对新疆杨干燥过程进行研究，结果表明在整个干燥过程中结合水的弛豫时间不断减小，说明在自由水散失的同时伴随着结合水的散失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冀北山区不同坡向白桦木材解剖特性径向变异研究[J]. 唐爽,孙照斌,马长明. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(03)
[2]含水率与温度对巨尾桉汽蒸效果的影响及机理研究[J]. 孔璐璐,赵紫剑,何正斌,伊松林. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(02)
[3]青冈栎天然林木材的解剖特征及基本材性研究[J]. 胡拉,吴东山,徐慧兰,杨章旗. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(02)
[4]基于LFNMR的木材干燥过程中水分状态变化[J]. 马尔妮,王望,李想,杨甜甜. 林业科学. 2017(06)
[5]低场核磁共振及成像技术分析白芍炮制过程中水分变化规律[J]. 段文娟,李月,崔莉,刘峰,杨国红,郭兰萍,王晓. 中国中药杂志. 2017(11)
[6]核磁共振技术在果蔬中的应用研究进展[J]. 黄亚伟,张令,王若兰,王慧,赵炎. 食品工业. 2015(12)
[7]利用核磁共振测定木材吸着水饱和含量[J]. 高鑫,庄寿增. 波谱学杂志. 2015(04)
[8]利用时域核磁共振研究木材干燥过程水分状态变化[J]. 张明辉,李新宇,周云洁,高玉磊. 林业科学. 2014(12)
[9]太阳能干燥装置性能及三七干燥效果[J]. 王云峰,李明,王六玲,魏生贤. 农业工程学报. 2010(10)
博士论文
[1]MUF树脂浸渍杨木干燥过程中水分迁移和树脂固化特性研究[D]. 徐康.中国林业科学研究院 2017
本文编号：3289465
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