微藻种类对其热解质量损失规律和产物及动力学的影响

微藻是一种新型的可再生生物质资源,采用快速热解技术,可得到高品质的先进液体燃料和高附加值化学品。该文采用热重-红外联用仪、快速热解-气质联用仪和分布式活化能动力学模型(distribution activation energy model,DAEM)对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii,CDR)、小球藻(Chlorella vulgaris,CRV)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa,MCA)的热解行为开展了研究,系统地对比了3种微藻在化学组成、热解失重规律、动力学、热解产物等方面的差异,并对微藻的热解机理进行了探讨。结果表明:1)3种微藻的热解过程可分为3个阶段,分别为干燥段、快速热解段和炭化阶段,其中铜绿微囊藻失重率最大,达到17.34%/min,且随着升温速率的增加,TG/DTG(thermogravimetry/differential thermogravimetry)曲线往高温一侧移动;2)红外光谱分析结果表明微藻热解主要产物为CH4、CO2、含C=O键的脂肪酸、含N-H键和C-N键的酰胺类化合物,其中莱茵衣藻热解产生的CH4质量分数最高,铜绿微囊藻热解产生的含C=O键化合物质量分数最高;3)铜绿微囊藻的活化能数值最高,随着转化率增加,活化能从100增加到680 k J/mol;4)Py-GC/MS分析表明小球藻热解产生的含氧化合物质量分数最高,达到30.89%,铜绿微囊藻热解产生的酚类化合物、芳香族碳氢化合物、胺和酰胺类和其他含氮化合物的质量分数最高,分别达到10.41%,13.46%,13.87%和14.27%。本文可为微藻的能源化利用提供科学和基础数据。     

温度对竹材烘焙过程中气固液三相产物组成及特性的影响

烘焙预处理可有效降低生物质原料的含水率和O/C比、提高能量密度、可磨性和疏水性,进而减少热解油中水分和含氧化合物的含量,改善生物油的稳定性和品质。该文采用程序控温管式炉、热重-红外联用仪(TGA-FTIR)和快速热解-气质联用仪(PY-GC/MS)等开展生物质烘焙试验研究,研究烘焙温度(210、240、270和300℃)对毛竹烘焙过程中气、固、液三相产物的特性影响。试验结果表明:(1)烘焙固体产物:随烘焙温度升高,固体产物中固定碳和C元素含量显著增加,使得原料的热值从18.85 MJ/kg增加至23.12 MJ/kg,能量密度增加;O元素含量显著减少,使得O/C比值从0.74降低至0.42。(2)烘焙气体产物:烘焙气体成分主要为H_2O、CO_2、CO和CH_4组成,其中CO_2含量最高,其次为H_2O、CH_4和CO,所有气体产物含量随烘焙温度的升高而逐渐增加。(3)烘焙液体产物:烘焙液体产物主要由酸类、酮类、呋喃类、酚类以及醛类等有机物构成,其中酸类、酚类和呋喃类相对含量较高,最高可达20.34%、22.05%和31.42%,酮类、醛类含量相对较少,分别占10.43%与8.26%,随烘焙温度升高,酸类含量先增加后减少,呋喃类、酚类、酮类含量逐渐增加,醛类含量变化规律不显著。(4)基于对烘焙气、固、液体产物分析可知,竹材中的氧元素主要以H_2O、CO_2、CO和有机酸等形式脱除,烘焙预处理能有效提高竹材能量密度,去除水分与含氧化合物,提高烘焙固体产物的利用价值。研究结果可为竹材能源化利用提供参考。     

柠檬酸和苹果酸在卷烟阴燃状态下的燃烧行为和机制研究

[目的]比较研究柠檬酸和苹果酸在卷烟阴燃状态下的燃烧行为和机制。[方法]利用微燃烧量热仪(MCC)考察升温速率对柠檬酸和苹果酸燃烧行为的影响;利用热重-红外联用仪(TG-FTIR)比较研究其燃烧过程,特别是主要热解气相产物的形成规律,探讨其燃烧机理。[结果]MCC测试结果发现,在相同的燃烧条件下,柠檬酸的易燃性优于苹果酸,但燃烧性稍差于苹果酸;升温速率对柠檬酸和苹果酸燃烧行为的影响很大。TG-FTIR测试结果发现,柠檬酸和苹果酸的燃烧行为主要取决于热解气相产物的生成;柠檬酸相对于苹果酸更易发生热分解,且在热解过程中生成更多的H2O、CO2、CO和羰基化合物。[结论]初期相对较弱的热解稳定性和热解气相产物中可燃性气体和不可燃性气体的相对组成,共同决定了柠檬酸易燃性强于苹果酸而燃烧性稍弱于苹果酸的燃烧行为。