基于TG-FNIR联用分析的农业固体废弃物热解特性研究

[目的]研究稻秆的热解及产物生成特性。[方法]采用热重（TG）与傅立叶近红外（FNIR）联用的方法（TG-FNIR）研究稻秆热解过程的影响因素及其产物生成特性。[结果]升温速率和粒径对稻秆的热解特性均具有一定的影响,升温速率越高,热解起始温度和失重温度越大,粒径越小越有利于热解;FNIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。[结论]该研究清楚地了解了稻秆整个热解过程的状态及其产物的生成情况。     

沙柳主要组分热解特性的TG-FTIR分析

沙柳热解可分为预热解阶段、快速质量损失阶段及残炭生成阶段,利用热重红外分析法(TG-FTIR)分析了沙柳及其主要组分纤维素、半纤维素、木质素的热质量损失特性及热解动力学规律、产物官能团特征。结果表明:沙柳纤维素热稳定性最好,热降解过程较短且降解充分;沙柳半纤维素热稳定性最差;沙柳木质素热降解过程持续时间长,质量损失速率相对缓慢。沙柳热解气中观察到了明显的CO_2、CO、烃类、酚类、醛类、酸类、酮类等物质的特征官能团。沙柳及其主要组分4种主要气体的析出强度,从大到小依次为CO_2、H_2O、CH_4、CO。     

TG-FTIR联用下生物质废弃物的热解特性研究

采用TG-FTIR(热重-傅立叶红外光谱)联用的分析方法对红松锯屑的热解失重特性和产物生成特性进行了研究.结果表明,红松锯屑热解失重的主要阶段发生在200～450℃间,反应符合一级反应动力学模型,活化能在70～80 kJ·mol-1之间.小粒径有利于热解反应的进行,且该现象随着升温速率的增大而变得显著,但在本实验的梯度水平下粒径对热解特性的影响相对较小.升温速率对热解特性的影响相对较大,高的升温速率导致热解起始温度和失重峰温度向高温区移动,加快了热解进程,且升温速率达到50 K·min-1时,在735℃左右观察到特殊失重峰.FTIR的实时分析结果表明,热解的气态产物主要有CO2、CO、CH4和其他低分子烃类,通过对产物浓度变化的半定量分析,验证了粒径对热解特性的影响效果以及735℃左右特殊失重过程的存在.     

秸秆热解·燃烧特性及动力学研究

利用热重分析仪,采用热重-差热(DTA-TG)等现代分析测试手段,对石家庄近郊的水稻、小麦、玉米秸秆的热解和燃烧特性进行研究,确定不同升温速率下反应动力学参数。结果表明:秸秆热解分为4个阶段,即干燥阶段、过渡阶段、热解阶段、炭化阶段。随着升温速率的增加,第一阶段的终止温度相似,第二至四阶段中,随升温速率的提高,热解起始温度、质量损失速率最大时候的终止温度和最大质量损失率均提高;秸秆燃烧随着升温速率的增加,秸秆的挥发分析出燃烧温度与固定碳开始燃烧温度都随之变大;研究不同升温速率下的动力学模型,发现秸秆热解和燃烧的动力学参数有所不同;对比不同种类的秸秆燃烧与热解的特性,发现同一地区的玉米秆、稻秆和麦秆这3种生物质的热解与燃烧规律基本一致。     

污泥热解产物与可回收热值分布规律研究

[目的]研究污泥热解产物及其可回收热值的分布规律。[方法]采用固定床试验系统,研究了热解温度对污泥热解产物特性的影响,着重分析了热解温度对气体产物组成、热值以及热解液热值的影响,以及污泥热解产物质量分布与热量分布随温度的变化规律。[结果]热解温度越高,气体产物的产率越高,且抑制了热解液的生成。在450~850℃下恒温热解时,650~850℃下CH4产量稳定。随着热解温度升高,CO和H2析出量显著增加,单位质量污泥产生气体热值增加。随着温度升高,热解液热值先增加后降低,在550~650℃下热解时达最大值。气液产物总热值在650~850℃下热解时最高,850℃下热解时气体热值所占比例达69.5%。[结论]该研究为污泥高效热解能源化技术的实现提供了理论依据。     

烟叶的燃烧特性研究

[目的]研究烟叶的燃烧特性,为不同类型烟叶的燃烧性能鉴别提供科学的参考。[方法]以同步热分析(STA)技术分析上、中、下部位烟叶的燃烧特性。[结果]在不同的氛围和升温速率下,烟叶的燃烧特性指数Sn(烟叶中部)Sn(烟叶下部)Sn(烟叶上部),即在不同氛围和升温速率下中部烟叶的燃烧性能最佳。不论氮气氛围或氮氧混合气氛围下,反应活化能均是E(烟叶上部)E(烟叶下部)E(烟叶中部),烟叶的活化能在氮气氛围下大于氮氧混合气氛围。[结论]建立的燃烧特性指数和反应动力学评价方法,能够为不同类型烟叶的鉴别提供有效的途径,且直观简洁。     

淀粉聚磷酸铵阻燃复合薄片的制备及燃烧热解特性

以淀粉和聚磷酸铵为阻燃材料,以薄片为底物采用喷丝和涂载两种方法制备了烟草阻燃复合薄片,研究复合薄片的结构以及阻燃材料对薄片燃烧性能和热稳定性的影响。结果表明,与对照薄片相比,淀粉为1%,聚磷酸铵为3%时复合薄片热释放速率峰值可降低23.2%,复合薄片在热解的前期的热重损失量由56.24%下降至30%左右,而且在850℃残留炭量增加了2倍以上;进一步的热解气相产物分析也表明复合薄片燃烧后生成的大部分气相产物相对含量都得到了不同程度的降低。结论表明薄片经阻燃改性后不仅能在热解过程中形成稳定的焦炭层并延缓了薄片的进一步热解,而且在燃烧过程中了热失重温度向高温区移动,降低了绝大部分气相产物的相对含量,此项研究对于新型薄片和低危害卷烟的开发关键技术研究提供理论指导。     

国内典型烤烟烟叶的燃烧行为与动力学特性研究

采用热重分析法,全面考察了37个不同产地部位的国内典型烤烟烟叶在4个不同升温速率下的燃烧行为.结果表明,烤烟热解主要分为失水、挥发份析出与燃烧、焦炭燃烧与燃尽阶段;升温速率的改变对TG/DTG曲线产生明显的影响.运用K-A-S法对烤烟在热解过程中的不同转化率下进行动力学分析,给出了所有样品不同阶段的活化能分布,并且发现低温段的活化能高于高温段.最后,对比分析了不同产地、部位活化能的分布情况.     

生物质成型燃料的热解燃烧特性试验研究

研究了棉杆成型块等生物质固体燃料在小型移动层上吸式热解燃烧炉中的热特性.结果表明,密度较大的棉杆成型块升温速率和降温速率均较低,挥发份的逸出时间增加,高温燃烧时间延长,炉子的热效率提高.棉杆成型块在炉胆中的充填量对可燃气体的稳定燃烧和高温火焰的持续时间影响显著.填满炉胆的棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆,其燃烧热效率达39.3%,为棉杆的1.72倍.     

典型烤烟烟叶的热解动力学模型研究

[目的]通过热分析手段来研究烟草的热解动力学行为.[方法]利用C80微量量热仪研究了等容条件下典型烤烟烟叶热分解性能的影响,并对此进行了分析,确立了其热解动力学模型.[结果]研究表明,SY-1热分解过程分为3个比较明显的放热峰,均位于100～275℃,果胶和半纤维素热解所产生的热量在整个热解过程中处于主导地位;随着升温速率的增加,SY-1的初始分解温度、3个峰的峰值温度增大;从0.2到0.8 K/s的升温速率范围内,SY-1的热解反应动力学机理保持不变,热解动力学模型可用文中所述方程式表示.[结论]研究烟叶的热解特性对于进一步探讨烟支的燃烧特性、改善卷烟产品的燃吸品质具有重要的意义.     

卷烟主流烟气中3种有害物质释放量与有机酸含量相关性研究

[目的]研究主流烟气中3种有害物质释放量与有机酸含量的相关性。[方法]采用硫酸与甲醇混合溶液进行甲酯化衍生的前处理方法,用气相色谱法测定烟草中有机酸含量,利用离子色谱法、连续流动法以及高效液相色谱法测定主流烟气中氨、氢氰酸和苯酚含量。[结果]在卷烟中加入3种有机酸后,卷烟主流烟气中单位质量的氢氰酸含量上升,其中苹果酸对其影响最大,达到显著水平;主流烟气中单位质量氨含量降低,但所加入的3种有机酸对其影响均不显著;主流烟气中单位质量苯酚含量降低,3种有机酸对其影响均呈显著,其中苹果酸影响极显著。[结论]该研究为降低卷烟烟气有害物质危害提供了理论依据,具有一定的实用价值。     

须弥葛提取物热裂解产物分析及其在烟草中的应用

[目的]为天然提取物在卷烟中的应用提供一定的理论基础。[方法]采用在线热裂解气相色谱-质谱（Py—GC／MS）法研究了须弥葛提取物的热裂解行为，并对该提取物进行嗅香及加入卷烟后的抽吸评价。[结果]须弥葛在一系列裂解温度下检测到醛类、酮类、酯类、吡啶类等致香物质，这些物质是构成卷烟香味的重要组成部分，在卷烟抽吸中可以提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜。[结论]结合提取物的嗅香评价及加入卷烟后的感官评价，须弥葛提取物可以改善卷烟感官品质，在卷烟中具有良好的应用前景。     

铝毒和低磷胁迫对水稻幼苗生长·根系有机酸分泌的影响

[目的]为明确低磷、铝毒单独及复合胁迫下,不同水稻品种生理响应的差异。[方法]采用营养液培养试验,以秀水132(耐铝型)和甬优8号(铝敏感型)为材料,研究了各胁迫下幼苗干物质积累、光合能力和根系有机酸分泌量。[结果]低磷、铝毒胁迫下根系和地上部干重、叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降。低磷铝毒复合胁迫下幼苗干重及光合参数值均显著低于单一胁迫处理;酒石酸、苹果酸、柠檬酸和乙酸是根系各处理下分泌的主要有机酸。低磷、铝毒胁迫下根系乙酸、苹果酸和柠檬酸分泌量增加,复合胁迫时根系3种有机酸的分泌量高于单一胁迫处理。低磷、铝毒胁迫下水稻幼苗干重、光合能力及根系有机酸分泌存在显著的基因型差异。各胁迫下甬优8号植株干重和光合参数的下降幅度高于秀水132,而秀水132根系有机酸分泌量的增幅大于甬优8号。[结论]低磷铝毒复合胁迫引发水稻幼苗更严重的生理代谢抑制,以甬优8号表现更明显;复合胁迫下根系有机酸分泌量高于单一胁迫,以秀水132增幅更大。     

不同品种(品系)梨汁中有机酸含量分析

[目的]比较不同品种有机酸的种类和含量,并分析各有机酸含量之间的相关性.[方法]以8个梨品种和3个品系为材料,采用反相高效液相色谱法测定其有机酸含量.[结果]梨汁中的有机酸主要有草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、富马酸和琥珀酸,总有机酸含量在1 491.87～3 781.74 mg/kg,爱甘水梨最高,84-4 - 163最低;草酸和酒石酸、苹果酸与富马酸、富马酸与总有机酸含量呈显著负相关;苹果酸与总有机酸含量呈显著正相关;琥珀酸与总有机酸含量呈极显著正相关.[结论]梨汁中的苹果酸和柠檬酸为主要有机酸,琥珀酸为次要有机酸.     

苹果酸对烤烟非挥发性有机酸含量的影响

[目的]研究不同时期苹果酸处理对烟叶中非挥发性有机酸含量和组分的影响。[方法]以烤烟NC 89为材料进行盆栽试验,烟苗移栽后分别于204、0和60 d时用1 L浓度2 g/kg的苹果酸溶液进行灌根处理,研究不同处理对烟叶中非挥发性有机酸含量和组分的影响。[结果]将烟苗移栽后20 d施用苹果酸可增加上、中部叶非挥发性有机酸含量,移栽40 d施用可增加中部叶非挥发性有机酸含量,移栽60 d施用则降低了中部叶含量;各处理均提高了上、中部叶中二元或三元羧酸的含量和比例,降低了高级脂肪酸的含量和比例,且处理越早这种作用越明显。[结论]烤烟移栽后早期用苹果酸对其进行灌根处理,可提高和改善烟叶质量。     

卷烟烟丝中非挥发性有机酸的聚类分析

[目的]建立一种以卷烟烟丝中非挥发性有机酸含量特征为指标区分不同类型烟的有效分类方法.[方法]采用气相色谱法测定卷烟样品烟丝中的草酸、苹果酸、柠檬酸、丙二酸及丁二酸含量,采用Matlab 6.5.1软件中的分步聚类法,以欧几里德（Euclidean）距离为测度对试验数据进行聚类分析.[结果]国外混合型卷烟的草酸（22.366～26.304mg/g）、柠檬酸（18.361～22.445mg/g）、丁二酸（0.554～0.592mg/g）含量明显高于国内烤烟型卷烟的含量;15个卷烟样品恰好可分为四大类：国内三、四类烤烟型卷烟（1#～5#）聚为一类,国内二类烤烟型卷烟（6#～8#）聚为一类,国内一类烤烟型卷烟（9#～12#）聚为一类,国外混合型卷烟（13#～15#）聚为一类.[结论]聚类分析可有效用于评估卷烟中非挥发性有机酸含量差异与卷烟风格特征间的相关性,还可用于卷烟的质量抽检、真伪鉴别等.     

垦鲜枣1号苹果酸提取工艺研究

[目的]探索垦鲜枣1号苹果酸的最佳提取工艺。[方法]分别试验水浴法、回流法、超声法和冷浸法对苹果酸提取含量的影响,然后采用单因素试验和正交试验,确定回流法提取苹果酸的最佳工艺条件。[结果]回流法适宜垦鲜枣1号苹果酸的提取;其最佳工艺条件为以50%乙醇为提取溶剂,提取温度60℃,料液比1∶60,提取时间2 h。[结论]回流法简单、高效,适合枣果品中苹果酸的提取。     

转化糖中柠檬酸含量对白肋烟品质的影响

[目的]研究合理的柠檬酸使用量,以提高白肋烟加料烘焙处理的效果。[方法]对转化糖中柠檬酸含量进行加料烘焙试验,并进行了加料烘焙前后烟叶还原糖、总糖、烟碱、钾、氯等成分分析及卷烟评吸。[结果]试验显示,柠檬酸含量的变化对烘焙后白肋烟中的常规化学成分基本没有影响,降低转化糖中柠檬酸含量的白肋烟和卷烟成品的感官质量提升明显。[结论]降低柠檬酸比例的转化糖可以替代正常转化糖进行白肋烟的加料。     

营养因子对黑曲霉发酵生产柠檬酸的影响

[目的]研究营养因子对黑曲霉发酵生产柠檬酸的影响。[方法]通过发酵试验考察了营养条件与柠檬酸产量的关系。[结果]单因素试验表明,柠檬酸发酵的发酵最佳时间为120 h,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为(NH4)2SO4。正交试验结果表明,最佳培养基配比为:蔗糖10%,(NH4)2SO40.4%,MgSO4.7H2O 0.025%,pH值6.0。[结论]确定了黑曲霉发酵柠檬酸的较优配方,为柠檬酸的工业高效生产提供理论参考依据。     

箱式柜式储存方式对烟叶挥发性有机酸含量的影响研究

[目的]比较箱式和柜式2种储存方式对烟叶挥发性有机酸含量的影响。[方法]采用离子选择(SIM)技术对箱式和柜式2种不同储存方式下2个牌号(Ⅰ、Ⅱ)卷烟原料8种挥发性有机酸含量进行检测,并比较2种储存方式下挥发性有机酸含量的变化及储存时间对挥发性有机酸含量的影响。[结果]箱式储存的原料中挥发性有机酸含量普遍高于柜式储存,表明在箱式储存条件下,卷烟原料的挥发性有机酸能更好地生成和保留,由此说明,箱式储存效果明显好于柜式储存。箱式不同储存时间的挥发性有机酸含量变化表明,8种挥发性有机酸含量均随储存时间呈曲线变化,且在745 min时达到最高。[结论]在箱式储存条件下卷烟原料储存时间达745 min时有利于挥发性有机酸的产生和保留。