谷子秸秆的热解特性及傅里叶红外光谱分析

摘要：

为深入探讨谷子秸秆热解工艺的过程和机理,采用热重分析仪(TGA)对比分析了谷子秸秆在5个(5,10,15,20,25℃·min-1)不同升温速率下的热解特性,使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种方法分别计算了谷子秸秆在13个(15%~75%)转化率下的活化能值及其偏差,同时选取不同终止温度(半纤维素反应后、峰值以及纤维素反应后所对应的温度),采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析谷子秸秆热解剩余物的有机结构.结果表明:谷子秸秆的热解过程可分为四个阶段,并且在5种升温速率下的热解趋势相似,但随着升温速率的提高,热解会出现热滞后现象.通过KAS方法计算的活化能值为52.93~103.95kJ·mol-1,FWO方法计算的活化能值为54.85~104.31kJ·mol-1,FWO方法获得的活化能值略高于KAS方法,数值的差异是因为计算过程中选取的近似值不同,虽然两种计算方法的准确性不同,但计算的活化能值都随转化率的升高先下降后上升,最高的活化能值出现在转化率为75%时,此时处于热解反应的后期,反应的进行相对困难,这表明木质素的分解相对困难.同升温速率、不同终温下热解所得谷子秸秆的红外光谱图整体走势一致,主要基团吸收峰的位置变化不大,但吸收峰的强度有明显差异,当终止温度超过400℃时,甚至有个别吸收峰慢慢消失,此时谷子秸秆高分子聚合物基本上都已经被分解成小分子.升温速率对整个热解过程的影响不大,不同升温速率下,热解的终止温度相近时,剩余物的成分相似,光谱图的曲线也趋于一致.为生物质热解反应器的设计提供了合理的科学依据.

关键词：谷子、热解、动力学、活化能、傅里叶红外光谱

所属期刊栏目：48

分类号：TK6;S515(生物能及其利用)

资助基金：辽宁省自然科学基金项目2015020648

在线出版日期：2018-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：697-704