秸秆类生物质催化合成甲醇的实验研究

为了将农业废弃物转变为燃料甲醇,对玉米秸秆燃气进行合成气优化实验,在5MPa压力下,采用等温积分反应器和国产C301铜基催化剂,对合成气进行催化合成甲醇的实验研究。

玉米秆超临界醇解产物高效液相分析

采用高效液相色谱法(HPLC)对玉米秆超临界醇解产物作了初步尝试性分析。结果表明:玉米秆超临界醇解产物中可能含有大量极性强于苯酚的化合物,其中芳烃类物质以单环为主。进行HPLC紫外检测分析时最好采用双波长检测:在0～30 min采用220 nm检测,在30 min后采用210 nm检测。示差检测表明:液化产物中存在烷烃类物质。挥发除去溶剂的样品与直接进样的色谱图对比表明:液化产物在溶剂挥发过程中可能损失了一些挥发性较好的小分子物质。对生物质液化产物的HPLC分析从侧面反映了该液化方法是可行的,生物质在超临界甲醇条件下解聚得较为彻底。

生物质合成甲醇的热力学性质研究

采用热化学方法,将玉米秸秆裂解为生物质燃气,制备出甲醇合成气;在C301铜基催化剂的作用下,在直流流动等温积分反应器中,对玉米秸秆合成气催化合成甲醇进行了试验研究。运用SHBWR状态方程,计算了加压下秸秆合成气合成甲醇反应体系的密度及状态方程参数;在一定温度和压力条件下,计算了不同组成秸秆合成气合成甲醇反应体系的总反应热△H_(T,P)、平衡常数K_(f_1)、K_(f_2)、K_(p_1)、K_(p_2)及平衡体系各组分的浓度,为生物质(秸秆)气催化合成甲醇工业设备的设计提供了基础研究数据。

玉米秸秆热化学法合成甲醇的研究

采用热化学方法将秸秆类生物质裂解为生物质燃气,并对该燃气进行优化试验,制备出合成气,在等温积分反应器中,采用5MPa压力和国产C301铜基催化剂(粒度为0 833mm×0 351mm),对玉米秸秆合成气进行催化合成甲醇试验研究,研究结果表明:合成甲醇的最佳温度和流量分别为230℃,0 98mol·h-1,最大甲醇时空收率为0

离子液体对玉米秸秆组分的溶解选择性

为实现生物质原料的组分分离，研究了1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐（[BMIM][HCOO]）、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐（[BMIM][CH3COO]）、1-丁基-3-甲基咪唑丙酸盐（[BMIM][CH3CH2COO]）、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[BMIMI[N（CN）2]）4种离子液体在固液比为1：20、温度为20～140℃下，对玉米秸秆各组分的溶解能力。结果表明：玉米秸秆在离子液体的溶解率随温度的增加而增加；4种离子液体中，[BMIM][CH3CH2COO]对玉米秸秆中纤维素和半纤维素的溶解能力最强，在140℃下溶解率分别达74．04％和79．22％，[BMIM][N（CN）2]对玉米秸秆中的木质素的溶解能力最强，在140℃下溶解率达75．15％；这4种离子液体对纤维素和半纤维素的溶解选择性均较低，[BMIM][N（CN）2]在140℃下对玉米秸秆中的木质素的选择溶解性系数可达2．03，显示出良好的分离性能。

二元离子液体强化秸秆预处理

为了提高生物质秸秆的溶解率、优化秸秆组分再分布,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][OAc])的二元离子液体混合体系,考察溶剂组成、反应温度和处理时间三因素对预处理的影响。结果表明,随着[Bmim]Cl在二元离子液体中摩尔比的升高,秸秆溶解率呈先上升后下降的趋势;纤维素在处理后秸秆中所占比例也遵循此规律。随着温度升高,溶解率逐渐增加,当温度超过100℃时,二元离子液体溶解液的黏度发生突变,秸秆发生变性;此外,随着处理时间的延长,溶解率逐渐升高,但是超过3h以后,溶解效果提升并不明显。综合各因素作用效果,确定最佳反应温度为90℃,最佳处理时间3h。在此条件下,秸秆的溶解率达到46.53%,经处理后秸秆中纤维素比例达到55.77%。

油页岩半焦矿物组分分析及其与玉米秸秆混烧特性

利用程序升温热分析技术对不同混合比下油页岩半焦/玉米秸秆进行了热重燃烧试验,并对不同燃烧终温下的油页岩半焦进行了X射线衍射XRD（x-ray diffraction）试验。研究了汪清油页岩半焦与玉米秸秆在整个混烧过程中各燃烧组分的变化,考察了汪清油页岩半焦的矿物组分对其影响,采用基于固体分解动力学的TG（thermogravimetric）曲线模拟法得到了混样各阶段燃烧组分的变化曲线。结果表明汪清油页岩半焦矿物质的分解与聚合反应主要发生在873-1023 K;混样的主燃烧阶段包含4个阶段,玉米秸秆的掺入有效促进了混样中挥发分的析出燃烧,并促使矿物质碳酸盐的分解向低温区迁移,而反应级数的改变可以作为各阶段燃烧组分变化的表征。研究结果可为油页岩半焦燃烧的工业化利用提供理论技术支持。

玉米秸秆颗粒燃料的热工特性

通过不同温度、不同压力下的成型实验,得到玉米秸秆颗粒燃料成型规律。热重实验结果提供了玉米颗粒燃料燃烧特性的重要信息。这些基础实验研究对秸秆颗粒燃料燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。以基础研究为依据,设计开发出玉米秸秆颗粒燃料气化燃烧锅炉。经过样机测试表明,此形式锅炉高效节能、洁净燃烧、大气排放指标优良,具有广阔的应用前景。

秸秆燃气合成甲醇的热力学试验研究

采用热化学方法,将玉米秸秆裂解为生物质燃气,并对该燃气进行优化试验,制备出合成气.在直流流动等温积分反应器中,采用国产C 301铜基催化剂,对玉米秸秆合成气催化合成甲醇进行了试验.运用SHBWR状态方程,计算了加压下秸秆合成气合成甲醇反应体系的密度及状态方程参数.

高效催化剂催化裂解玉米秸秆

农作物秸秆裂解液化是一种很有发展前景的生物质利用方式。介绍了一种高效裂解催化剂,能有效地、选择性地断裂纤维素、半纤维素和木质素中的C-O醚氧键,结合自动化设计原理所制造出的特制反应炉,能使玉米秸秆有效裂解形成有机单体化合物,液体产物的量可达57.7%,固体残渣的量不超过25.0%。而且只有不到20种的有机单体化合物,这些有机化合物能方便地采用精馏的方法分离出来,可为实现大规模工业化生产打下基础。

温度对玉米秆烘焙及热解的影响

为了研究生物质烘焙后冷却速度对其表面形貌及后续热解产生的影响,以不同温度(200、230、260、290℃)对玉米秆进行烘焙,并用快速冷却(TF)与缓慢冷却(TS)两种方式进行降温处理。采用扫描电镜(SEM)观察烘焙前后样品的表面形貌发现,TS样品表面相比同一烘焙温度下TF样品及原样表面更加疏松;将烘焙前后样品放入热重分析仪中进行热解实验得出,随着烘焙温度的升高,样品的最大失重速率总体呈下降趋势;同一烘焙温度下,TS样品与TF样品的最大失重速率相差不大,290℃烘焙温度下TS样品的最大失重速率最慢,为2.94%/℃;在200、230、290℃烘焙温度下TS样品的热解活化能均小于TF样品,260℃时则相反,且其TS样品的活化能最高,达到100.43 kJ/mol。

农林生物质原料热值比较及烟杆-玉米杆生物质燃料优化配方研究

以干质量热值测定为基础,对云南省农林常见废弃物进行了生物质原料筛选,对烟杆-玉米杆生物质成型燃料不同配比进行了热值测定,并对不同配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的燃烧性能进行了测试。结果表明:木质类样品的干质量热值普遍较高,其次是草本类;秸秆类样品中以烟杆、玉米杆、麦秸的干质量热值较高。综合筛选结果,认为烟杆、玉米杆、麦秸可作为生物质成型燃料加工制作的理想原料。将烟杆与玉米杆按照不同含量进行配比,其中烟杆∶玉米杆=7∶3处理样品热值最高,同时该含量配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的综合燃烧性能最好,可作为烟杆-玉米杆生物质成型燃料加工制作的较优配比组合。

生物质合成甲醇的影响因素研究

采用热化学方法将秸秆类生物质裂解为生物质燃气,对该燃气进行调配试验,制备出生物质甲醇合成气.在JA五槽直流流动等温积分反应器中,保持催化剂种类、粒度、装填及活化方式、合成气组成不变的情况下,对影响生物质合成甲醇反应的反应压力、反应温度、合成气进口流量进行正交试验及进一步优化试验研究,确定了各因素对甲醇时空收率的影响顺序为:合成气进口流量>反应压力>反应温度,优选出使甲醇时空收率最大的最佳组合为:合成反应的温度230℃,压力5 MPa,进口合成气流量(标准状况)0.98 mol.h-1,最大的甲醇时空收率为0.24 kg.kg-1.h-1.

由玉米秆、稻谷壳等可再生资源制备大尺寸石墨烯纳米片

采用玉米秆、稻谷壳、甘蔗渣等可再生资源制备活性炭,将其在高纯氩气保护下制备的石墨微晶作为石墨烯新型碳源,经水热及微波工艺制备石墨烯。采用透射电镜、扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱及X射线衍射等技术对样品进行了详细表征。结果表明：该方法可成功制备缺陷度较低的大尺寸石墨烯纳米片（4~20μm）,为基于可再生资源的低成本高质量石墨烯的制备开辟了新路。

100%纯烧玉米秸秆循环流化床锅炉技术探讨

本文对循环流化床锅炉(CFB)100%纯烧玉米秸秆的几个关键技术问题进行探讨,分析了纯烧玉米秸秆燃料的燃料特性引起的沾污、积灰和腐蚀的原因分析和解决措施,为100%纯烧玉米秸秆循环流化床锅炉设计提供参考。

生物质对赤泥壤质化改良的促进作用

为解决赤泥的规模化安全处置问题,以拜耳法赤泥为研究对象,选用玉米秸秆为改良剂,通过分析各改良处理的基本理化指标、土壤酶活性以及微生物群落代谢水平等指标的变化,探究了生物质改良对赤泥壤质化改良的促进作用。结果表明,生物质添加可显著降低赤泥的盐碱性。其中,pH、电导率(EC)和盐碱度(Exchangeable sodium saturation percentage,ESP)分别降至9.89、0.461 mS·cm^(−1)和35.2%,且随添加比例的增加改良效果更佳。经生物质添加处理,赤泥基质容重显著降低、孔隙度显著增加,颗粒平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)增加至0.38 mm。经生物质改良处理,赤泥中微生物群落的生长代谢水平、多样性以及土壤脲酶、磷酸酶和脱氢酶的活性均有显著升高。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果表明,微生物群落多样性参数与pH、EC和ESP呈负相关,与MWD呈正相关。本研究结果可为赤泥规模化生态处理提供参考。