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毕业设计（论文）文献综述 课题名称：多种生物质热解特性的热重分析 指导老师：程绍玲 学院：理学院 专业：应用化学 姓名：要加军 学号 2013年1月17日]。 目前生物质能利用技术的主要研究方向为：①各种生物质能源转换技术；②生活垃圾能源的规模化利用与广泛推广; ③生物质热解液化的实用化技术，这是最主要的研究方向，不但可以提供初级化工产品，而且可以减轻化石能源枯竭带来的能源危机；④沼气和热解气化的集中供气系统的相关技术。此外，利用热解气来合成甲醇、乙醇也是今后研究的主要方向之一[2、3]。 主题 生物质热裂解是指生物质由于受到外界热效应影响而发生热化学转换过程。随着过程的进行，生物质的物化性质发生变化，研究这种变化的趋势不仅有助于了解生物质热裂解过程的演变情况，为生物质热裂解技术提供理论依据，同时对于开发生物质高效直接燃烧和气化技术也具有重要的工程价值。 生物质热裂解最基本的的研究方法是热重法，热重法是在程序控制温度下借助热天平以获得物质的质量于温度关系的一种技术，且其通常在恒定的升温速率下进行，是研究化学动力学的重要手段之一。热重分析结果可以的到一定升温速率下的三种曲线：一、热重曲线（TG曲线），它是程序控制下物质质量与温度关系的曲线。横坐标为温度，纵坐标为失重百分比。二、微商热重曲线（DTG曲线）它是通过对热重曲线进行一次微分得到，反映出试样质量变化率和温度的关系，横坐标是温度，纵坐标是质量变化率。三、差热曲线（DTA曲线）是使试样和参比物在程序升温或者降温的相同环境中，测量两者的温度差随温度（或时间）变化的曲线，横坐标为温度T（或时间t），纵坐标为试样与参比物之温差。在曲线中出现的差热峰或基线突变温度与样品的转变温度或样品反应时吸热或放热有关[4]。热重分析通常是对热重曲线进行拟合，从热重分析中寻找一些热解规律，从而获得动力学参数知道工业化的应用。 生物质是由纤维素、半纤维素和木质素组成的高聚物，并含有部分的脂肪、蛋白质和少量灰分。生物质的热解行为可以认为是各种组分热裂解行为的综合表现。孔晓英[5][6]等人的报告，从生物质组成成分的角度对生物质热解作出了分析。当加热生物质时，水分在105?C时首先被驱出，在温度达到200?C之前会生成一些不可燃气体，质量损失很小，但认为其细胞结构已经发生变化。随着温度的升高，生物质中的三种主要成分以不同的速度分解。半纤维素首先在200?C以下开始初步软化，然后在200?C ～206?C之间发生分解，产生挥发性产物；纤维素在200～240?C之间开始软化，然后在240?C～350?C之间发生分解，大部分也是生成挥发性的物质；木质素的分解温度最宽，在200?C以下的温度开始软化，但分解主要发生在280～500?C，大部分分解为碳。以上是对生物质热解过程的简单描述，而生物质的详细热解反应机理极其复杂，通过对反应机理的研究来获得对热解过程的理解是不现实的。近几十年来，生物质热解研究的主导方向是对总体热解反应的动力学进行研究，而其中所用的有效的热分析法就是非等温的热重分析技术。 对于生物质的热解过程有影响的因素有很多，其中升温速率和粒径是其中比较明显的影响因素。于娟，章明川等[7]用热重分析法对木屑(柳桉、水杉) 和造纸厂污泥的热解行为及其动力学规律进行了研究.分析了3 种样品在不同升温速率(10～ 30 °C?m in) 和不同粒径(0. 09～ 0. 25 mm ) 下的实验结果, 发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成, 当粒径小于0. 25 mm时, 对热解过程影响不大. 同时不同种类生物质的热解也有诸多的不同，比如：纤维素类生物质和木质类生物质的热解曲线就有显著的不同。张雪，白雪峰等[8][9]对不同种类的纤维素类和木质类生物质均做了对比研究。采用热重分析法( TGA) 对四种纤维素类生物质（稻壳、豆杆、豆壳、稻杆）及四种天然木质类生物质(杜松、黄玫瑰、红皮云杉和暴马丁香)的热解过程及其表观动力学进行了研究。在氮气气氛下，分别以10，20，30，40，50℃/min 等加热速率和40~60，60~80，80~100,100 目等粒径进行的。实验结果表明：几种纤维素类生物质的非等温热解只有1 个剧烈失重阶段。。失水发生在200℃之前,剧烈失重发生在200~430℃，430℃以后，失重减缓。随升温速率的提高，粒径的增大，生物质的最大热解速度提高，对应的峰值温度升高。纤维素类生物质的热解机理满足一级反应动力学方程，随着升温速率的提高，粒径的增大，其活化能（E）和指前因子（A）增大，lnA 与E 之间存在近似的线性关系。木质类生物质的非等温失重过程主要由失水、剧烈失重和缓慢失重三个阶段组成。主要失重温度范围为249～4