热重法研究落叶松热解动力学特性

采用热重分析仪,研究了氮气气氛下升温速率分别为20、30、40、50℃/min时落叶松木材的热解过程,并使用不同动力学分析方法对落叶松主要热解阶段进行了动力学研究,探讨了各方法之间的相似性.落叶松的热解过程可以分为预热、前热解、热解和后热解4个阶段.Freeman-Carroll法线性拟合结果表明,落叶松主要热解阶段可...     

棉秆热解特性的分析

对棉秆进行热重分析和不经粉碎直接热解炭化试验研究。结果表明,棉秆样品在200~450℃内失重迅速。棉秆不经粉碎直接热解炭化后,所得三相产物在500℃时,生成秸秆液和秸秆炭的比例最高,而生成秸秆气的比例最低;在400℃时,秸秆炭中的含碳量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度增加,热解固体产物质量不断减少,但是固体产物中固定碳不断增加;热解温度高于400℃后,随着反应温度的增加,固定碳开始下降。     

畜禽粪便的热解特性和动力学研究

利用热重-微商热重的分析方法对猪、牛、鸡和羊4种畜禽粪便的热解行为进行了研究。热重试验样品粒径为0.2mm,高纯氮气为热解环境,加热起始温度为20℃,终止温度为900℃。通过对热重(TG)曲线和微商热重(DTG)曲线的分析,得出畜禽粪便热解过程的脱水、过渡、主要失重和炭化4个阶段以及主要热解阶段的几个特征值参数;考察了加热速率对样品热解过程的影响,发现加热速率对样品热失重速率影响比较明显;利用试验所得数据,通过建立反应动力学方程,采用一级单组分和一级双组分分阶段反应模型,求出不同畜禽粪便在相应热解条件下的反应动力学参数,结果显示,几种样品的表观活化能值都在100kJ·mol-1以下,说明几种热解对象都很容易受热分解。     

棉秆催化热解的TG-MS分析

[目的]利用热重-质谱联用（TG-MS）技术,分析了棉秆在催化条件下的热解过程.[方法]采用活化热解区与消极热解区法、热解特性指数法,比较了CaO、MgO对棉秆热解的影响,通过质谱分析研究了CaO、MgO对棉秆热解过程中焦油组分析出的影响.[结果]CaO、MgO对棉秆的活化区和消极区均有催化作用,且CaO、MgO对棉秆的挥发分析出特性具有改善作用;棉秆热解产生的焦油组分主要为苯、甲苯、苯酚,CaO、MgO的加入使焦油组分的析出温度范围变窄、离子强度下降.[结论]该研究为棉杆的催化热解研究提供了科学参考.     

新疆棉秆热解液化工艺条件的优化

[目的]N2作保护气,用管式热解炉对新疆棉秆进行热解实验研究,确定液相产率最高时的最佳工艺条件.[方法]通过设计L9(34)正交试验及单因素实验,以液相产率为目标函数,分析讨论升温速率、热解温度、恒温时间、粒径对产率的影响.[结果]四个因素的显著性从主到次的顺序为:升温速率＞热解温度＞恒温时间＞粒径,最佳工艺条件为:升温速率27℃/min、热解温度550℃C、恒温时间20 min、粒径10 mm ＞dp ＞1mm.[结论]在最佳工艺条件下棉秆热解所得生物质油的得率为49.7;.     

升温速率对成型生物质热解过程的影响

【目的】研究不同升温速率下成型生物质的热解炭化规律。【方法】采用自行设计的热解试验装置,测定不同升温速率(5,7,10,15℃/min)条件下成型生物质热解过程中失重(TG)、失重速率(DTG)、工业成分(挥发分、灰分、固定碳含量)的变化及所需的活化能。【结果】通过动力学拟合,得到描述成型生物质热解过程的最合理机理函数,据此推测成型生物质热解反应机理为内扩散控制过程。当升温速率为10℃/min时,热解过程活化能最小,为195.52kJ/mol。在不同升温速率下,成型生物质热解过程中的TG曲线逐渐向高温区移动,且失重速率呈先增大后减小的趋势,在升温速率为5,7,10,15℃/min时,成型生物质的失重速率分别在322,427,448,554℃时达到最大,其值分别为0.804,0.649,0.512,0.466%/℃,可知在成型生物质热解炭化过程中,随着温度的增加失重速率呈先增大后减小的趋势,达到最大失重速率时的温度随升温速率的增大而升高,热解后成型生物质固定碳含量随着升温速率的增大而降低。【结论】较低升温速率热解有利于成型生物质热解成炭。     

能源草不同部位热解特性研究

为了更合理地利用生物质,本文研究了能源草不同部位(包括能源草秆、叶子、叶柄和全秆)的热解特性。结果发现,能源草不同部位的化学组成存在明显差异,其中能源草秆中纤维素、半纤维素和木质素含量均最高,分别为44.96%、21.48%和21.18%;叶子中半纤维素和木质素含量最低,分别为14.82%和17.02%;叶柄中纤维素的含量最低,为35.15%。这些化学组成的差异导致了其热解行为的不同,特别是第二阶段提取物的热解。而动力学分析结果也发现叶子的活化能最低为72.11k J.mol~(-1).k~(-1),秆的最高为95.02k J.mol~(-1).k~(-1),这些结果暗示能源草不同部位应该有各自最佳的利用方式。     

滤泥的热解特性及动力学分析

【目的】研究滤泥的热解特性、动力学和热力学性质,为滤泥热解提供科学依据。【方法】采用定量法进行工业分析和元素分析;采用热重分析法,以5、10、15、20、25和30℃/min加热速率从室温加热至800℃,运用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种方法处理热重试验数据。【结果】滤泥灰分含量为44.34%,挥发分含量为52.88%,C、H、N、S和O的重量百分比含量分别为24.96%、4.04%、1.98%、5.82%和18.86%,高位发热值(HHV)为11.39 MJ/kg。由TG(热重分析)曲线可知热解主要分为3个阶段进行,分别为微失重阶段(110℃左右)、快速热解阶段(150～510℃)和炭化阶段(510～800℃),不同加热速率下DTG(热重分析一阶微分)曲线峰值差别明显。运用FWO和KAS方法计算得出的平均活化能(Eα)分别为322.28和321.93 kJ/mol,平均焓变(ΔH)为289.04和288.24 kJ/mol,平均吉布斯自由能变(ΔG)为207.87和208.01 kJ/mol,熵变(ΔS)由负值持续增加为正值。【结论】较低的加热速率有利于滤泥的热解反应;FWO和KAS模型均能较好地描述滤泥热解过程,整个热解过程符合热力学第二定律,是一个复杂多步的吸热过程。     

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。     

白桦粒度对其热解特性的影响

以白为生物质原料，将原料分为:0.2-0.5mm;0.5-0.8mm;0.8-1.2mm三个粒度等级，采用热重法（TG）和微商热重法（DTG），分别在升温速率为10、20、40、60℃/min四种条件下进行热解实验和热解特性研究。得出结论：在相同的升温速率条件下，白桦颗粒尺寸增大，平均热解速率趋于减小，其减小的程度与升温速率有关；高升温速率时，白桦颗粒尺寸增大，平均热解速率下的程度，大小低升温速率时的平均热解速率，颗粒尺寸增长，最大失重速度点温度Tp趋于增大，高升温速率热解时，应尽量减小白桦颗粒尺寸。     

氨水处理落叶松的药品着色方法

论述了木材着色种类与方法，并针对天然林落叶松和人工林落叶松实木进行药品着色试验，亦即氨水处理试验。探讨了通过不同的处理时间，来获得不同材色的落叶松的具体方法，为落叶松在家具和室内装饰方面的充分应用提供依据。     

桉树木屑热裂解制生物油的研究

利用自行设计研制的小型生物质热裂解反应器,对桉树木屑热解产油的试验条件进行了研究。结果表明,当热裂解温度为500℃,进料速率为300 g/h时,生物油的产率达到最大,达40.3%。升温速率的增加,有助于提高生物油的产率。GC-MS分析表明,桉树木屑生物油是一种成分复杂的有机化合物的混合物,含氧量较高。其主要组分为有机酸和酮类。其中乙酸含量占50.6%,羟基丙酮占10.9%。生物油经过精制加工得到高品质的生物燃油后,结合生物质热解气、生物质炭的利用,可实现生物质综合能源化利用。     

不同初植密度兴安落叶松人工林木材解剖特征的径向变异

以东北林业大学帽儿山实验林场老山实验站的落叶松人工林为例．对３种初植密度（１．５ｍ ×２．０ｍ、２．５ｍ×２．５ｍ、３．０ｍ×３．０ｍ）林分的落叶松人工林木材解剖特征的径向变异模式进行研究。结 果表明：①微纤丝角、管胞壁厚与种植密度呈负相关；胞壁率与种植密度呈正相关。②管胞长度、管胞直径、微 纤丝角、管胞壁厚、胞壁率等指标均表现为差异显著。作为纸浆材培育宜选择 ３． ０ ｍ × ３． ０ ｍ的初植密度．有利 于提高纸张质量。     

高强度微波处理对落叶松木材力学性质的影响

着重考查了经过高强度微波辐照后,落叶松木材冲击韧性和弯曲性能的变化。结果表明,适当的高强度微波辐照对落叶松木材的力学性能影响不大,弯曲弹性模量和冲击韧性下降不足10%;但是不当的处理条件能够显著降低木材的力学性能。有时高强度微波处理能够使落叶松木材的冲击韧性有所提高,这与木材内部的生长应力一定程度的释放有关。扫描电子显微镜观察显示,经高强度微波处理后落叶松木材的微观结构发生了一些变化,包括微细裂纹的形成、纹孔膜破裂等,这些微观结构变化有助于释放木材内部的生长应力,从而改善力学性能。     

基于微波法的生物质热解油改性

使用微波辐射的方法对生物质热解油进行改性研究,考查了微波功率、微波作用时间和p H值等因素对改性效果的影响。结果表明,改性后生物质热解油的固体颗粒质量分数和黏度降低、甲醛消耗量提高,并得出最优工艺为p H值7.5左右,微波功率300 W,微波作用时间4 min;通过GC-MS检测发现,生物质热解油改性前后主要化合物种类基本相同,微波改性可以使酚类、酮类、醛类的相对峰面积增加。     

生物质热解制油技术研究现状与发展趋势

从生物燃油的特性参数和制取的工艺流程角度介绍了生物质热解制油技术,通过对国内外发展现状进行研究,提出了该技术目前面临的主要问题,并针对这些问题提出建议。     

间伐强度对人工落叶松木材物理力学性质的影响

以东北林业大学帽儿山实验林场老山实验站的人工落叶松林为例，试验分析了重度间伐，轻度间伐和未间伐3种间伐强度对人工落叶松林木材物理力学性质的影响。结果表明：间伐对于人工林木材的物理力学性质有较大影响，影响程度与间伐强度有关，木材的物理力学性质中，生长轮宽，生长轮密度，顺纹抗压强度，抗弯弹性模量，横纹（全部、局部）抗压强度和冲击韧性等指标与间伐强度呈现正相关，所以适度间伐不仅能提高木材力学性质，而且可以加速树木生长，起到提高木材产量和质量的双重作用。     

国内外生物质裂解技术发展和应用现状

综述了生物质裂解技术的工艺以及近年来国内外生物质裂解技术的发展和应用现状。总结了生物质裂解技术发展和应用中存在的主要不足,并对生物质裂解技术的发展前景进行了展望。