基于Py-GC×GC-qMS的玉米芯热解产物在线检测

利用热裂解-全二维气相色谱-质谱联用（Py-GC×GC-qMS）仪对玉米芯不同温度下热解产物进行在线分析。研究结果表明：玉米芯在550℃下热解18 s,GC×GC-qMS共检测到191种化合物,包括醇、酸、醛、酮、酯、呋喃类、碳氢化合物、酚类、含氮类和糖类等。主要化合物包括2,3-二氢-苯并呋喃、1,6-脱水-β-d-吡喃葡萄糖和糠醛,其GC含量分别为9.15%、8.80%和5.21%;而GC-qMS仅检测到58种化合物,且未检测到糖类化合物。玉米芯热解产物的种类随着温度的升高逐渐增加,在550℃时达到稳定值。温度对醛类、酮类和呋喃类化合物的影响并不明显,GC含量分别在450、550和500℃时达到最大,分别为4.80%、13.57%和21.01%;醇类、酸类和酯类化合物易在低温条件下形成;碳氢化合物易在高温条件下形成,600℃时GC含量为10.77%;酚类呈现出先增加后减少的趋势,450℃时GC含量最大为23.77%;温度的升高对含氮类和糖类GC含量的影响并不明显。     

中药渣催化热解特性与产物分布规律

本研究探索了一系列用于中药渣快速热解的Al MCM-41、β30、HY、ZSM-5商业分子筛类催化剂,进行了热重分析(TGA),Py-GC/MS联用仪分析,对中药渣原样和不同分子筛掺杂中药渣快速热解液相产物的化学组分进行了测定,重点讨论了热解温度、催化剂种类等参数对热解油组成分布的影响规律。与中药渣原料直接热解相比,加入分子筛催化剂在中药渣快速热解中生产芳烃的效率更高,且更有效抑制了酚类和酮类化合物的生成。当热解温度为700℃时,4种催化剂对应热解油中酚类含量分别为9.9%、11.8%、11.3%和16.9%,酮类含量分别为10.9%、10.6%、20.2%和13.4%。分析结果表明,ZSM-5芳烃相对含量可达到7.2%,更加适用于中药渣的催化热解。     

四种原料生物油-酚醛树脂胶粘剂特性研究

利用生物质快速热解液化产物制备燃料或化工产品已成为国内外的研究热点。将四种生物质原料(落叶松、杨木、棉秸秆和玉米秸秆)快速热解液化产物作为苯酚替代物,由此制备出不同种类的热解生物油-PF(酚醛树脂)胶粘剂,并探讨了胶粘剂胶接强度与热解生物油组成的关系。结果表明:落叶松热解生物油-PF胶粘剂的胶接强度最大(1.277 MPa),玉米秸秆热解生物油-PF胶粘剂的胶接强度最小(1.021 MPa);胶粘剂的胶接强度主要与热解生物油中酚类物质含量有关。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

含水率及温度对中药渣热解特性影响

中药渣类高含水工业生物质废弃物能源化清洁处理技术开发尤为重要。本工作以中药渣为研究对象,结合热重表征手段,利用固定床对其进行热解特性研究。研究不同原料含水率、热解温度及热解速率下的热解产物产率分布及其成分和特性,及氮元素在气、液、固三相产物中分布规律。结果表明,该中药渣完全热解的温度范围为650~850℃。在此温度范围中升高温度有利于热解过程,提升了热解效率及可燃气品质,可燃气、半焦中的氮元素含量下降,热解油中的含量上升。降低含水率能够提高热解效率,热解油中含氮化合物含量增加,促使氮元素向液相迁移。中药渣烘干的过程中减少了碱金属含量,影响热解油组分。提高热解速率也能一定程度上影响热解产物组分及氮元素分布。本研究可为中药渣热解过程优化及含氮化合物排放控制提供理论基础。     

PVC/秸秆类纤维复合材料性能

为比较不同秸秆类(芦苇秸秆、稻秸秆、麦秸秆)纤维对其制备复合材料性能的影响,以芦苇秸秆、稻秸秆、麦秸秆为填充材料,以聚氯乙烯(PVC)为基体材料,采用挤出成型工艺制备3种PVC/秸秆类纤维复合材料。对3种秸秆纤维进行了成分分析,对它们制备的复合材料进行了力学性能和吸水性能测试,并对3种复合材料进行了FTIR分析,用SEM观察了复合材料拉伸断面微观结构。结果表明,3种秸秆类纤维中,芦苇秸秆的纤维素、半纤维素和木质素含量最高,其制备的PVC复合材料结合界面和力学性能最佳,PVC/芦苇秸秆纤维复合材料拉伸、弯曲和冲击强度分别为36.79 MPa,67.19 MPa和7.01 k J/m2,比PVC/麦秸秆纤维复合材料分别提高了104.62%,89.7%,99.72%。3种PVC/秸秆类纤维复合材料中PVC/芦苇秸秆纤维复合材料24 h吸水率最低,比PVC/麦秸秆纤维复合材料降低67.36%。     

玉米秸秆与神府煤低温共热解焦油产率特性影响研究

采用共混法将不同配比的玉米秸秆与神府煤混合后进行低温共热解实验,再用Fe2O3催化剂对其进行催化热解,以探索玉米秸秆对神府煤热解焦油的影响及Fe2O3催化剂对玉米秸秆和神府煤共热解的影响.结果表明:在相同反应条件下,玉米秸秆添加量过高,焦油产率下降,半焦产率升高,当玉米秸秆添加量为6％时焦油产率最高,可达12.77％,添加10％Fe2O3催化剂时共热解焦油产率可达14.69％.玉米秸秆与神府煤共热解所产生的焦油中C10以下的物质居多,占总物质的31.99％,高出原煤热解14.78％,其主要成分为苯类物质和苯酚类物质,相对质量分数分别为5.49％和19.48％,且还有醛类物质和羧酸类物质生成;在添加Fe2O3催化剂后,共热解焦油中C10以下的物质占总物质的45.72％,比玉米秸秆与神府煤共热解时高13.77％,苯类物质与苯酚类物质比玉米秸秆与煤共热解产生焦油中的同类物质分别提高了6.03％和7.14％,并产生了茚类物质和少量的二十二醇与烯烃,但其他长链烃类与多环芳烃的相对质量分数均有不同程度的减少.     

三种自制木醋液理化性能比较及棉秆木醋液成分分析

将棉秆、苍耳秆和西红柿杆三种生物质在管式炉内热解,对获得的生物质油通过三步升温、常压蒸馏法分离出四个流程的馏分,其中第二个馏分(98-103℃)作为目标产物即精制木醋液,对此的物理性能进行了测定比较,采用(GC-MS)分析测定了棉秆精制木醋液的化学成分。经分析得:三种植物的精制木醋液得率范围为37%-41%近似相等,有机酸的含量为7.022%～7.973%,pH为2.98～4.01,有机酸含量均大于7%;棉秆精制木醋液含醋酸26.56%,丙酮37.82%及21.1%的烷烃类,其有机成分比较集中。     

基于TG-FTIR的油页岩与棉秆共热解特性研究

油页岩与棉秆的共热解在高效转化油页岩和利用农业废弃物方面具有潜在的应用价值。本文采用热重红外联用（TG-FTIR）技术,对吉木萨尔油页岩和农业废弃物棉秆秸秆进行了共热解特性研究。主要考察棉秆加入量对吉木萨尔油页岩失重特性、失重速率及挥发分析出演变行为的影响。结果表明,棉秆的加入能够显著促进油页岩的热解,使油页岩解程度加深。油页岩和棉秆质量比为1:3时,实际失重率相较于理论值降低了1.42%。失重速率较理论值增加0.19%/min。棉秆和油页岩共热解过程存在一定的协同效应。共热解逸出产物中H2O和C-H键强度相较于单独热解明显减少。     

秸秆的自加热及自燃特性研究

针对秸秆堆积储存和制粉过程中的自燃问题,采用杜瓦瓶自加热装置对稻草(RS)、麦秸(WS)、玉米秸秆(CS)堆积储存的自加热过程进行研究,并考察含水量对自加热的影响;同时,采用慢速升温的热重分析方法对3种秸秆的低温氧化特性进行研究.自加热实验结果显示:3种秸秆的自加热过程遵循相同的规律(均分为诱导期、温度上升期和温度下降...     

Improvement of enzymatic xylooligosaccharides production by the co-utilization of xylans from different origins

This study aimed to improve XOs production by enzymatic hydrolysis of xylans from various lignocellulosic waste biomasses namely corn cob, cotton and sunflower stalks, rice hull, wheat straw by using two commercial xylanase preparations, Shearzyme 500L and Veron 191. Shearzyme 500L showed better xylan hydrolysis capacity with high amount of xylose liberation. Xylobiose was the main hydrolysis product in each case. Even though the enzymatic hydrolyses using Shearzyme 500L resulted higher reducing sugar production compared to those of Veron 191, the hydrolysis of complex xylan structures was improved and the production of undesirable xylose was lowered by the co-utilization of xylanase preparations. By the co-utilization of xylanase preparations, the reducing sugar production from wheat straw, corn cob and sunflower stalk originated xylans was increased by 36%, 33% and 13%, respectively, compared to the expected reducing sugar yields. The highest reducing sugar production was obtained from complex corn cob xylan. The depolymerization of cotton and sunflower stalk xylan was poorest even though they have simple structures. Poor utilization of these xylans might be related to their high residual lignin content which might hinder the accessibility of xylan by the xylanases. However, the utilization of sunflower and cotton stalk xylan was improved when they were hydrolyzed within a xylan mixture containing equal amounts of each of five different xylans. In short, XOs production efficiency from agricultural waste materials was improved by the co-utilization of suitable xylanase and/or xylan mixtures considering the heterogeneous structures of xylan and different substrate specificities of xylanases.     

农作物秸秆用于制备活性炭的研究进展

中国农作物秸秆产量很大,秸秆资源的利用领域在不断扩大。活性炭具有发达的孔隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力。文章介绍了稻壳、稻秸秆、玉米秸秆、麦秸秆、烟秸秆、蚕豆秸秆(壳)、棉秸秆、青稞秸秆、桑树秸秆、油菜秸秆、麻类秸秆等制备活性炭的工艺方法以及活性炭的性能。     

秸秆模板法制备多孔纳米二氧化钛及降解甲基橙研究

以五节芒杆芯、玉米杆外皮、玉米杆芯、水稻秸秆5种农用废料秸秆为模板,通过溶胶—凝胶法制备了4类多孔纳米二氧化钛材料,XRD表征证明,煅烧温度为500℃时,纳米二氧化钛材料主要为锐钛矿型材料。二氧化钛材料对甲基橙降解实验研究表明:在甲基橙溶液浓度为20 mg/L,体积为10 mL时以五节芒杆芯为秸秆且秸秆加入量为2 g制备得到的多孔锐钛矿二氧化钛材料,用量为0.1 g时,甲基橙降解率达到97.64%。     

基于SLMD预测生物质三组分混合成型特性

采用单纯形格子混料设计法(SLMD)建立了生物质三组分致密成型性能指标预测模型,并进行了实验验证。结果表明,比能耗和松弛密度回归方程的相关系数均大于0.9998,与实验数据的最大相对误差分别为3.82%和0.5166%。生物质成型过程中三组分对其有一定的交互作用,纤维素比例越高,比能耗越大,松弛密度越小;木质素比例越高,比能耗越小,但比例过高,比能耗有略微上升趋势;半纤维素比例越高,松弛密度越大。用棉花秸秆、毛竹和玉米秸秆进行实验验证,比能耗和松弛密度回归模型的最大相对误差分别为2.64%和1.0342%,表明模型对实际生物质有一定的预测效果。     

秸秆阴燃过程热量释放定量分析

在热重-差示扫描同步热分析仪上进行了麦秸、玉米秸、高梁秸、红薯藤、棉秆、谷秸的阴燃实验。结果表明:上述各种秸秆在同步热分析仪(STA)上以10 K/min升温速率,依次进行物料升温、炭化、炭氧化和灰分升温几个阴燃过程。其中,炭化阶段每克挥发分放出的热量分别为6.285、5.269、5.308、4.041、5.347、5.414 kJ;炭氧化阶段每克被氧化物质放出的热量分别为22.554、20.723、24.392、24.319、26.105、19.477 kJ。     

小麦与玉米秸秆的热解过程及其动力学分析

采用热分析仪,通过研究在氮气气氛下,升温速率分别为20、40、60和80℃/min时小麦和玉米秸秆的热解过程得出：小麦和玉米秸秆的热解过程可以分为预热解、快速热解和慢速热解三个阶段;随着升温速率的升高,热解最大速率增加,其对应的温度向高温区移动,活化能和指前因子增大,动力学拟合直线的相关系数降低。     

污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

通过污泥与秸秆（玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆）慢速共热解的方法,在不同热解温度（300℃、400℃、500℃、600℃）、热解时间（0.5h、1h、1.5h、2h）及配比（污泥与生物质1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶2）条件下制备4种生物质炭,即SCBC（污泥-玉米秸秆生物质炭）、SRBC（污泥-水稻秸秆生物质炭）、SWBC（污泥-小麦生物质炭）、SSBC（污泥-芝麻生物质炭）,研究了不同热解条件对生物质炭产率、pH、元素组成、表面特征、吸附性能的影响,并根据吸附性能筛选出各生物质炭的最优制备工艺。结果表明,热解温度为500℃、热解时间为2h、污泥与玉米秸秆、芝麻秸秆配比为1∶1时,污泥与水稻秸秆、小麦秸秆配比为1∶2时,制备的生物质炭吸附性能最优。最优制备工艺条件下,4种生物质炭吸附性能相比：SWBC > SRBC > SCBC > SSBC。     

改性玉米秸秆对Cu2+吸附性能研究

研究了NaOH、HNO3改性玉米秸秆对水中Cu^2+的吸附性能及吸附特性。研究表明,改性后的秸秆表面光滑,结晶指数高,对Cu^2+的吸附容量增大。相比未改性玉米秸秆和酸改性玉米秸秆,碱改性玉米秸秆对Cu^2+的吸附效果最好。碱改性玉米秸秆对Cu^2+的吸附能较好地符合Freundlich方程和伪二级动力学模型。初步推断吸附机理是秸秆表面官能团与Cu^2+络合形成复合体的化学吸附过程。     

秸秆与油泥混合成型燃料燃烧过程及动力学研究

为探究农业生物质燃烧性能,以油泥与3种秸秆（玉米秸秆、豆秆、麦秆）为试验原料进行等温燃烧试验,对混合成型燃料的燃烧特性进行了研究,并对反应动力学进行分析。结果表明,随着温度的升高3种混合成型燃料的燃烧最大峰值提前,燃尽时间明显缩短,最大失重速率增加,但燃烧失重率最后基本保持一致。3种混合成型燃料在750~950℃温度下等温燃烧过程的反应级数分别为1.2~1.4、0.9~1.1和1.0~1.2,活化能分别为55~57、50~53和49~55 kJ/mol,指前因子分别为57~113、35~74和76~103 s^-1。3种混合成型燃料的燃烧过程遵循燃烧动力学基本方程的规律,并可用一级反应来描述,秸秆种类对混合成型燃料燃烧性能影响不显著。