有机酸洗预处理对玉米秸秆热解过程的影响

以玉米秸秆为原料,用乙酸溶液对秸秆进行洗涤预处理,采用热重分析仪对预处理前后玉米秸秆进行热解实验。结果表明:酸洗预处理去除了玉米秸秆中大部分的K、Na和Mg等金属元素,降低了灰分含量;酸洗预处理使得玉米秸秆两个热解失重峰分离的更加明显,提高了玉米秸秆热解失重速率,使得玉米秸秆热分解变得容易。     

酸洗预处理对杨木原料及其热解产物的影响

采用浓度3%的盐酸溶液对杨木木屑进行洗涤预处理,采用小型固定床热解装置对酸洗前后的木屑进行热解实验,收集产物并分析其性质。结果表明:经过酸洗预处理后,木屑中金属元素尤其是K、Ca和Mg的含量显著降低;酸洗预处理减少这些金属元素对木屑的催化热解作用,提高了生物油的产率和热值,降低了木炭产率。     

农作物秸秆快速热解生物油主要成分分析

采用自行研发的真空快速热解反应平台对棉秆、玉米秸秆和稻草秆进行了快速热解,并用气质联用(GC-MS)分析法分别对3种秸秆快速热解液相产物的化学组分进行了测定。实验结果表明:棉秆、玉米秸秆和稻草秆3种热解油中酚类GC含量分别为24.34%、21.21%和17.22%,酸类GC含量分别为14.78%、13.95%和16.69%;不同种类秸秆其热解液化产物在组分及含量上存在一定差别,但其成分均以苯酚类、醛类、酮类、有机酸类等化合物为主,且含量差异不大,其中玉米秸秆和棉秆各类化合物含量差异相对较小,因此,生产中可以将成分类似却不同种类的原料混合热解。     

农作物秸秆的热值及纤维素含量分析

对常见农作物秸秆小麦、玉米、棉花秸秆进行碱处理及热重分析与热值测定,并通过硝酸乙醇法测定其纤维素含量。结果表明,棉花秸秆粉的热值最高,小麦秸秆粉次之,玉米秸秆粉最低;小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆中纤维素含量分别为37.91%、47.38%、43.66%;用10%NaOH溶液处理后其纤维素含量都有不同程度增高,其增长率为小麦秸秆玉米秸秆棉花秸秆,为农作物秸秆的预处理和综合利用提供了一定的参考。     

好氧生物预处理时间对玉米秸秆水解酸化的影响

以玉米秸秆为原料,先经复合菌系进行好氧生物预处理,然后接种厌氧污泥进行厌氧发酵,考察了预处理时间对厌氧发酵的影响,并测定木质纤维素结构及含量变化、关键性酶活、微生物多样性和厌氧发酵酸化产量。研究结果表明：随着预处理时间的延长,玉米秸秆的结构逐渐被破坏,木质素过氧化物酶活性逐渐降低,木聚糖酶和纤维素酶活性逐渐升高,最高分别达0.879和0.025 7 U/mg。放线菌、芽孢杆菌和曲霉菌是秸秆好氧生物预处理中的优势菌群。玉米秸秆经好氧生物预处理2 d,厌氧发酵产酸效果最佳,乙醇和挥发性脂肪酸产量为249.3 mg/g,比未处理提高了46.73%;玉米秸秆经好氧生物预处理5 d,乙醇和挥发性脂肪酸产量为138.2 mg/g,比未处理降低了18.66%。过长的玉米秸秆好氧预处理时间会使玉米秸秆中半纤维素、纤维素过度降解,这是造成玉米秸秆厌氧发酵产酸量下降的主要原因。以能源化、资源化为目的的玉米秸秆厌氧发酵预处理时,利用复合菌系好氧生物处理作为其预处理方法,应严格控制预处理时间,避免因为纤维素、半纤维素过度降解导致的产品产率下降问题。     

氢氧化钠活化法制备棉秆基活性炭实验条件优化

以氢氧化钠为活化剂,对以棉花秸秆为原料制备的生物炭进行活化,得到棉秆基活性炭。采用正交实验方法,研究了活化剂与生物炭比例、浸渍时间、活化温度和活化时间对所制备的棉秆基活性炭持水能力的影响。通过极差分析方法,以持水能力为参考指标,得到制备棉秆基活性炭的最佳工艺:氢氧化钠与生物炭质量比为3∶2、浸渍时间为16h、活化温度为500℃、活化时间为90min,在该工艺下得到的棉秆基活性炭的持水能力为7.89g·g~(-1),平均孔径为10.11nm,最可几孔径为3.75nm。SEM结果表明,所制备的活性炭大部分孔洞结构被破坏,在孔壁上分布有更小的孔洞。     

PE-HD/棉秆皮复合材料的制备及其性能研究

采用蒸汽爆破对含水率分别为30 %、40 %、50 %的棉秆皮进行预处理,并与高密度聚乙烯（PE-HD）复合制备PE-HD/棉秆皮复合材料,研究了蒸汽爆破、棉秆皮含量、棉秆皮含水率对PE-HD/棉秆皮复合材料力学性能和密度的影响。结果表明,与未经蒸汽爆破处理的PE-HD/棉秆皮复合材料相比,蒸汽爆破预处理后制备的PE-HD/棉秆皮复合材料的力学性能更好;当棉秆皮含量为30 %时,复合材料的综合力学性能最佳;复合材料的拉伸强度随棉秆皮含水率的增加而提高;复合材料的弯曲强度在棉秆皮含水率为40 %时达到最大值。     

水热及水热氧化预处理对棉秆基成型炭和活性炭性能的影响

水热及水热氧化预处理可以调整生物质内部组分占比,有效促进生物质资源多元化利用。以棉秆为实验原料,经160℃～260℃水热及水热氧化预处理后制备成型炭和活性炭,并使用范式法、热重分析和X射线光电子能谱等测试手段,分析了水热及水热氧化预处理后生物质内部组分的演变对棉秆基成型炭和活性炭的产率、理化性能的影响。结果表明：水热及水热氧化预处理后棉秆中半纤维素和纤维素的分解有利于成型炭的产率和能量密度的增加;与水热预处理相比,水热氧化预处理进一步提高了成型炭的产率及热值,可在一定程度上降低预处理强度;棉秆基活性炭的总产率受预处理产率和活化产率的综合影响;随着水热及水热氧化预处理温度的升高,活性炭总产率呈现先升高后降低趋势,并在预处理温度为200℃获得的最大产率分别为36.95%和29.17%;与原料活性炭相比,水热及水热氧化预处理棉秆基活性炭的前驱体表面含氧官能团含量显著提升,有利于后续的氯化锌活化,得到的活性炭比表面积显著增加,吸附性能更优;此外,在180℃和200℃下水热氧化后的棉秆基活性炭碘吸附值均达到GB/T 13803.2-1999制净水用活性炭的二级品标准。     

秸秆木塑复合材料的制备及性能研究

秸秆木塑复合材料(WPC)的开发研制对于提高秸秆利用率、开拓秸秆的材料化技术及拓宽秸秆的材料化应用领域都具有重要意义。文章以回收HDPE为原料,研究了秸秆粉的含量、种类、表面处理剂KH570用量对WPC力学性能的影响。结果表明棉秆WPC具有最佳的综合力学性能,最适合应用于制备回收HDPE基WPC。采用硅烷偶联剂KH570处理棉秆粉能够较好的改善棉秆WPC的力学性能,KH570用量为3 wt%时,棉秆WPC的力学性能最好。     

生物质预处理技术及其对热解产物的影响综述

总结了国内外各种生物质预处理技术及其对热解产物的影响的研究现状,分析了不同预处理方法的优势及存在的问题,指出微波干燥预处理是一种快捷的生物质干燥方式;脱灰预处理能加快生物质热解速率,并实现糖类组分的富集;而烘焙预处理则能提高生物油的热值。同时介绍了一些新型生物质预处理技术,如离子液体预处理可以减少裂解反应时间,使生物质油产率得到提升;而水热预处理则能使生物油中糖含量（主要是左旋葡聚糖）显著增加。并指出了今后的研究方向为：努力提高各种预处理方法的效率并降低预处理技术的成本;进一步改善现有预处理方法甚至发现新的预处理方法;通过学科交叉探索新的物理化学生物预处理技术;期望原料的预处理可以增加生物油中某些有特殊价值物质的含量或同时得到具有较高利用价值的气液固热解产物。     

表面预处理+热洗涤法处理含油污泥的方法研究

铁路系统机车、车辆作业产生的污泥和油田区石油加工企业产生的含油污泥,由于长时间放置,表面已陈化成膜,直接洗涤效果不明显。故提出了先对污泥表面进行预处理,再用含表面活性剂的热碱水溶液洗涤处理方法,获得了理想的效果。根据实验,此法可将25%左右的含油土样的残留油含量降至1.2%左右,比不经预处理的土样残油率降低了28%。     

生物油煤/焦浆的气化特性研究

以典型的秸秆热解获得的生物油和煤、长焰煤、半焦混合制备生物油煤/焦浆,采用热重法分别研究了煤、半焦、生物油和生物油煤/焦浆的气化特性;结果表明,生物油煤/焦浆的TG和DTG曲线与其中的固体燃料相似,气化过程中出现了多个失重峰;添加秸秆生物油后,褐煤、长焰煤和半焦的气化反应终温大幅降低,以半焦最为显著;但生物油对煤/半焦的最大气化反应速率时的温度影响不同,长焰煤和半焦的最大反应速率时的温度降低,而褐煤不明显。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响(英文)

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠(NaOH)预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%~33.2%,半纤维素含量降低了14.2%~52.4%,木质素含量降低了9.3%~29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH4·(g VS)?1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

水热氧化预处理对棉秆成型颗粒理化性质的影响

以棉秆为研究对象,经180～280℃水热氧化预处理后热压制备成型颗粒。利用热重分析、X射线衍射(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析手段,考察了水热氧化预处理温度对棉秆成型颗粒理化性能及燃烧性能的影响。结果表明:随着水热氧化温度的升高,棉秆的固相产物产率降低,半纤维素于180℃之前完全分解,无定形纤维素于200℃完全分解,结晶纤维素于260℃完全分解,水热氧化固相产物的纤维素结晶度呈现逐渐减小的趋势,而木质素相对含量增加;棉秆成型颗粒的固定碳含量、热值和能量密度增加,但燃烧性能变差。水热氧化预处理后棉秆成型颗粒的表观密度保持在1300kg/m³左右,抗压强度则随着水热氧化温度的增加而下降,其中180℃水热氧化预处理后棉秆成型颗粒的抗压强度相比原料成型燃料增加了183.33%。本研究范围内,经180℃水热氧化预处理后获得的棉杆成型颗粒的燃烧性能和物理性能最佳,其热值为17.76MJ/kg,能量密度为23.44GJ/m³,抗压强度达11.90MPa,可作为优质生物质成型燃料使用。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠（NaOH）预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%～33.2%,半纤维素含量降低了14.2%～52.4%,木质素含量降低了9.3%～29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH₄·（g VS）^-1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

碱处理对农作物秸秆中木质素含量的影响

纤维素作为高吸水性树脂的制备原料,其在农作物秸秆中的含量与高吸水性树脂的吸水率密切相关。纤维素、半纤维素、木质素共存于农作物秸秆中,需通过碱处理除去木质素和半纤维素,以提高纤维素在农作物秸秆中的含量。为寻找合适的制备高吸水性树脂的原料,采用硫酸法(Klason法)测定了小麦秸秆、棉花秸秆和玉米秸秆碱处理前后的木质素含量。结果表明,碱处理可以显著降低农作物秸秆中木质素含量;未经碱处理的小麦秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆中的木质素含量分别为15.97%、15.46%、19.34%,碱处理后的木质素含量分别为8.31%、12.45%、1.85%,较碱处理前分别减少了约50%、20%、90%;玉米秸秆中的木质素含量在碱处理后降低最明显,更适宜作为高吸水性树脂的制备原料。     

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。     

棉花秸秆生物炭的改性及其对As(Ⅲ)的吸附

以棉花秸秆为原料制备针铁矿改性生物炭,采用SEM-EDS、BET、FTIR、XRD等方法分析生物炭表面性质,并研究其As(Ⅲ)吸附性能。结果表明,针铁矿负载后生物炭表面铁和氧的含量明显升高,比表面积和孔容积明显增大。相对于未改性的生物炭,针铁矿负载后的生物炭XRD和FTIR图谱出现与针铁矿有关的特征峰,表征了针铁矿的存在。使用生物炭和改性产物去除As(Ⅲ)的最佳pH值为3.0,并且改性产物对As(Ⅲ)的吸附能力高于原始生物炭。研究表明,针铁矿负载可以提高棉秆生物炭对砷的吸附能力,从而开发出一种成本低、吸附能力强的新型天然吸附剂,有望应用于砷的修复。     

生物质/塑料共催化热解过程中HZSM-5失活分析

利用管式炉热解装置进行HZSM-5在线共催化热解玉米秸秆/高密度聚乙烯过程中的循环和再生利用实验,对玉米秸秆进行酸洗预处理,考察原料酸洗预处理对HZSM-5催化性能的影响。采用GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对生物油的化学组成进行分析,并对反应前、反应后以及再生催化剂进行TG（热重分析）、ICP-MS（电感耦合等离子体发射光谱仪）、SEM/EDS（场发射扫描电镜）、BET、NH₃-TPD（程序升温脱附技术）等表征分析。研究表明,HZSM-5催化玉米秸秆/高密度聚乙烯热解的主要产物为芳烃,随着催化剂重复利用次数的增加,芳烃含量逐渐降低,催化剂的比表面积、孔容、酸性等也随之降低,说明催化剂的活性逐渐降低;原料经酸洗预处理后有利于热解中间体的生成,加速了催化剂的结焦失活速率;催化热解酸洗玉米秸秆/高密度聚乙烯的催化剂经焙烧再生后其活性基本恢复至原有水平,而催化热解未处理玉米秸秆/高密度聚乙烯的催化剂再生后其活性有所降低,碱/碱土金属在HZSM-5催化剂上发生累积,从而引起酸性位点“中毒”失活,而原料经酸洗预处理后可有效降低催化剂上碱/碱土金属的累积量,有利于延长催化剂的使用寿命。     

从生物质直接脱氧液化产物中 提取分离酚类化合物

棉秆直接脱氧液化制备出富含酚类化合物的生物油,将该生物油进行精馏,收集180～260℃的馏分(酚类化合物GC含量高达78.84%),得率约为45%。用1%NaOH碱洗分离油相与水相,水相用有机膨润土吸附和有机溶剂萃取分离,通过GC、GC-MS分析。结果表明,有机膨润土吸附的酚类化合物GC含量为79.13%,有机溶剂萃取分离法可获取纯度较高的酚类化合物,萃取后溶剂中酚类化合物GC含量可高达93.89%,纯度可达93.63%。