RDF热解前后表面结构变化的研究

对城市生活垃圾衍生燃料(RDF)及其在不同温度及时间下快速热解生成半焦的比表面积和孔容积的变化进行了分析研究。实验结果发现RDF热解时比表面积及孔容积先随热解温度升高而降低,然后随反应程度的加深而增大,在约550℃时出现极大值,而后由于产生结焦等原因再次降低。研究表明RDF热解半焦孔结构与煤焦孔结构变化有一定的相似性。此外对RDF及半焦孔结构分布的分形特征进行了初步分析。

酸洗对RDF热解动力学影响及半焦表面结构变化

以 5W/%稀HCl溶液对各类城市生活垃圾衍生燃料 (RDF)及其组分进行处理 ,考察在不同温度下快速热解生成半焦的动力学参数变化 ,并对半焦的比表面积和孔体积的变化和分形维数进行分析研究。试验结果发现酸洗后RDF热解速率提高 ,活化能降低。酸洗后半焦的比表面积和孔体积均有所减小 ,并随热解温度先升高而后下降 ,在 45 0℃附近出现极大值。对半焦的分形维数分析表明 ,酸洗后表面变得光滑 ,形成欧氏平面。

压模成型对RDF热解动力学的影响

对城市生活垃圾衍生燃料 (RDF)进行压模成型处理 ,改变其空间结构如比表面积、孔结构等 ,然后在TB 1型热天平中测试不同温度下的热解TG曲线 ,分析各种动力学参数 ,得出RDF性质、空间结构对热解反应速率、活化能、指前因子等动力学参数的影响规律 .试验结果表明 ,压型试样的反应速率明显低于未压型试样 ,最佳热解反应温度段为 5 5 0℃～ 65 0℃ .部分压型试样的活化能和指前因子之间存在着补偿效应 ,虽然压型试样的活化能有所减少 ,但指前因子有约 1

不同制备方法对荞麦秸秆生物炭理化性质的影响

为了了解荞麦秸秆生物炭的理化性质,探究了不同温度与升温速率对荞麦秸秆热解特性的影响,通过差示扫描量热法、比表面积、孔径以及傅里叶红外光谱等检测揭示了荞麦秸秆生物炭的理化性质。结果表明:荞麦秸秆的差热曲线具有相似的变化,随着升温速率的增加热解反应向右偏移;炭得率与热解温度呈负相关;pH值、电导率逐渐增大(9.16~12.27、2.56~4.96 mS/cm);随着热解温度的升高,荞麦秸秆生物炭的表面官能团种类逐渐减少,并随着升温速率的增加伸缩振动增强;生物炭的比表面积与孔径体积随着热解温度的升高呈先增加后降低的趋势,但与升温速率不具有相关性,在较低温度时随着升温速率的增加孔隙结构逐渐由介孔为主过渡为大孔为主;不同热解温度下制备的荞麦秸秆生物炭的分形维数范围为[2.3709,2.9368]。综上所述,在热解温度700℃与升温速率12.5℃/min的条件下制备的荞麦秸秆生物炭,其结构稳定、比表面积最大且具有良好的炭得率,综合性质最佳。

温度对竹屑热解多联产产物特性的影响

为了实现竹屑热解三态产物品质最优化，该文研究了竹屑250～950℃热解多联产的产物分布规律和演变特性，通过分析焦孔隙结构与分形维数演变规律对竹屑热解过程进行了探讨。结果表明，竹屑在较低温度下热解释放出大量的 CO 和 CO2，同时生成乙酸、糠醛和酮类物质；450～650℃之间，木质素大量分解使得 H2和 CH4含量上升，液体产物中苯酚类物质含量迅速增加，并开始出现萘、茚等物质；750℃后挥发分二次反应加剧，CO相对含量升高。650℃前，生物炭比表面积与总孔容积迅速增大，平均孔径逐渐减少，表面分形维数和体积分形维数均增大；650℃后，各参数均表现出相反的变化规律。650℃竹屑热解生物焦具有较好孔隙结构，比表面积可达307.65 m2/g。根据竹屑热解多联产产物分布规律与演变特性，可同时得到具有较高品质的气、液和固三态产物，有利于实现竹屑综合高效利用，为竹屑热解多联产设备的开发与运行提供参考依据。

生物质颗粒孔隙结构在热解过程中的变化

利用氮气等温吸附/脱附法(-196℃)和扫描电镜(SEM)等研究了热解过程中生物质颗粒孔隙结构的演化规律,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。热解过程中孔网络结构在发生演变,孔的形状发生了一定变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,生物质焦的BET比表面积先增大后减小,500℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近。通过分形FHH方程回归得到的分形维数能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数的变化与BET比表面积有一定关联。

热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化

利用氮气等温吸附/脱附法(-196℃)和扫描电镜(scanning electronic microscopy,SEM)等研究了热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。在热解过程中,焦中孔的形状发生了一定的变化,各种孔的比例有了较大变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,玉米秆焦的BET比表面积经历一个先减小后增大再减小的过程,500℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近,但当温度高于500℃时,比表面积在减小,而孔容积在增大。通过分形FHH方程回归得到的分形维数DFHH能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数DFHH的变化与BET比表面积SBET有一定关联。

棉杆热解过程中焦孔隙结构演变及分形特征

为了解生物质热解过程中固体焦孔隙结构的演变行为,采用氮气等温吸附法研究了热解过程中棉杆颗粒孔隙结构的变化规律,并引入分形维数对其进行定量的描述。结果表明,热解过程中棉杆焦孔隙结构微孔与中孔先增多后减少,而大孔比例变化不大。棉杆热解焦的BET比表面积(SBET)随着热解温度的升高,经历了一个先增大后减小的过程,从450℃开始,SBET迅速增大,在650℃时达到最大值,而后逐渐减小。随着热解温度的升高,棉杆焦表面分形维数先增大后减小,表明棉杆焦在热解过程中孔隙表面经历了复杂的结构变化。分形维数与BET比表面积存在一定的关联性,且分形维数能更好地表征热解焦表面孔隙结构特征。

温度和CO_2对热解成型生物质炭孔隙结构和表面分形维数的影响

通过SEM分析和氮气等温吸附实验,对不同热解温度和CO_2浓度下热解成型炭样进行孔隙结构特性分析,同时根据FHH方程计算了炭样的孔隙表面分形维数D_S,研究了孔隙结构与表面分形维数的关系以及温度和CO_2浓度对两者关系的影响。结果表明:表面分形维数可以较好地表征孔隙结构的复杂性和炭样表面不规则性,但是与BET比表面积(S_(BET))、总孔积和平均孔径没有直接联系,而是与微孔面积和微孔容积含量占比较为一致。在氮气热解情况下,600℃时炭样孔隙结构最为发达,S_(BET)和D_S都达到最大值。在CO_2和N_2混合气氛下,S_(BET)随着CO_2浓度的增加而变大,而D_S则是先减小后变大,当CO_2浓度大于10%后才会随着CO_2浓度的增加而变大。

生物质半焦FTIR分析及孔隙结构变化规律研究

利用傅里叶红外光谱仪（FTIR）和N2等温吸附/脱附法及扫描电镜对生物质半焦化学组成官能团的演变规律和孔隙结构特性进行表征,探讨生物质种类和制焦条件对热解半焦特性的影响。结果表明,热解温度的升高,半焦内部芳香结构增加,各官能团的数量和种类逐渐减少。不同生物质种类的半焦,吸附曲线差别较大。玉米秸秆半焦和松木屑半焦中主要以微孔为主,稻壳半焦以中孔分布较多,且600℃下半焦的孔隙结构变化最大。四种热解温度下半焦的分形维数范围为2.52～2.57,其中600℃下半焦的分形维数最大,吸附性能最强。随着热解温度的升高,生物质焦颗粒先后经历表面突起、突起破裂形成许多孔隙、孔隙变大等过程。

不同热解温度泡桐生物炭孔隙结构及其差异

为探究泡桐生物炭的特征,评价其不同剩余物的炭化利用潜力,以泡桐3种剩余物(树皮、去皮枝条和树叶)为原料,在3个热解终点温度(300、500和700℃)下分别炭化2 h制备生物炭,通过热重分析和比表面及孔径分析,探讨泡桐生物炭的炭化热解过程和孔隙结构特征。结果表明,3种泡桐原料的热解过程呈现相似的趋势并存在3个阶段,分别为初始温度至150℃的水分蒸发阶段,150~500℃的快速热解阶段,500℃以上平缓热解阶段,3种原料的失重速率约在350℃达到峰值;随热解温度的升高,泡桐生物炭产率不断下降,各温度下去皮枝条炭的产率最低;泡桐生物炭的吸附等温线均经历了由Ⅲ类回滞环H3型转变为Ⅱ类回滞环H4型的过程;比表面积由1.5157~3.3518 m^(2)·g^(-1)升至95.0566~512.5380 m^(2)·g^(-1),平均孔径由12.2919~22.9597 nm降至2.4022~2.7689 nm,微孔占比由0%提升至10%以上;在较高热解温度下,泡桐生物炭孔隙结构更加复杂,分形维数趋近于3,孔道表面更加粗糙。

热解温度和脱灰处理对褐煤半焦孔结构的影响及分形分析

采用低温氮气吸附法分析了胜利褐煤在低温(350℃~600℃)热解过程中孔结构的变化,研究了热解温度及脱灰处理对半焦的平均孔径、比表面积和孔径分布等孔结构参数的影响,并利用FHH(Frenkel-Halsey-Hill)模型,分别在相对压力为0~0.50和0.50~0.95内计算了不同的分形维数D_1和D_2,用以表征煤样的分形特征.结果表明:在热解过程中,半焦的比表面积与孔容积具有相同的变化趋势,与平均孔径呈相反的变化趋势;当热解温度高于500℃时,脱灰褐煤转化为半焦的过程中孔结构变得更为发达,比表面积和微孔孔容明显增大,孔径区间在0.45nm^1.58nm及2.65nm^10.00nm内的孔数量明显增加;FHH模型分析表明,半焦内存在两种变化趋势相反的分形维数D_1和D_2.D_1可以描述450℃之前脱灰褐煤半焦微孔表面的粗糙程度,D2可以反映出整个热解过程中脱灰褐煤的中孔孔容粗糙程度.

添加醋酸钙镁对污泥热解过程中焦孔隙结构的影响

采用等温氮气吸附法对添加醋酸钙镁前后的污泥半焦颗粒表面孔隙的变化特性进行了测量分析,并引入分形维数对其进行定量的描述.研究结果表明,污泥及混合试样的孔结构绝大多数为中孔和大孔;总孔容均随钙硫比的增加而减小;BET比表面积和中孔容积随钙硫比有相同变化趋势.分别计算低压段(P/P_0<0.4)和高压段(P/P_0>0.4)孔隙结构的分形维数D_1和D_2,发现D_1和平均孔径发展趋势相同,而D_2却与BET比表面积变化趋势相同.