论文摘要
目前的能源和化工原料绝大部分来源于化石资源,而大量使用化石原料不可避免地带来能源危机以及大气二氧化碳浓度净增加等环境污染问题,因此开发可再生、可循环使用的新能源和化工原料迫在眉睫。生物质能以其自身的优点(低污染性、可再生性等)越来越受到人们的重视。本文以慈竹为样品,主要进行了两方面研究。首先利用高温综合热重分析仪(ZPY–2P),在高纯氮气的氛围下,在50～700℃温度范围内,考查了不同升温速率、不同压力和不同催化剂条件下的热解特性;然后运用两种方法对慈竹的动力学进行了研究。通过以上实验及理论研究,主要得到了以下结论:1.慈竹的热解在TG曲线上表现为两个台阶,其热解分为四个阶段,即脱水阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段。其中预炭化阶段主要是半纤维素的热解,炭化阶段主要是纤维素和木质素的热解。升温速率越快,TG曲线上温度滞后现象越严重;压力的增加直接导致挥发分析出量的减少;通过对未干燥样品的热解分析,慈竹的干燥温度不能高于200℃。2.干燥前后样品热解对比分析表明,未经干燥的慈竹和干燥后的慈竹热解TG曲线走势大致相同。差别主要在脱水阶段,未经干燥的样品出现了一个比较明显的失重过程;未干燥的样品开始热解的温度以及最大热解速率处的温度都要比干燥后的高,未经干燥的样品TG曲线整体向左移动。3.在前期,增加催化剂使脱水阶段反应激烈,失重率增大;在中后期,催化剂以离子形式进入样品的分子内部并对其结构产生了一定的破坏。尤其是增加酸性和碱性催化剂使样品从预炭化阶段过渡到炭化阶段更加平缓,使样品更加容易分解。4.钙离子的加入使样品的失重率增大;钾离子抑制了半纤维素、纤维素和木质素挥发分的析出;三价铁离子在前期强化了脱水过程而且使此阶段反应变的比较复杂,后期对木质素仍有一定的催化作用;盐酸的加入使各个温度阶段前移,使半纤维素和纤维素的热解更加容易进行;氢氧化钠使样品在脱水阶段失重最大。5.慈竹的热解反应级数大约为1.5,整个热解的活化能大约为283.47kJ/mol。