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

摘要

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H2O、CO2、CO和CH4组成,其中CO2含量最高,其次为H2O、CH4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H2O、CO2、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.