关于农林生物质本体特性的解析

关于农林生物质本体特性的解析
1.引言
随着我国经济的快速发展，第三产业取得了长足的进步，但餐饮行业的废弃油脂也因为排量巨大，成分复杂，难以得到有效的处理[1]。

同时我国具有丰富的农林生物质资源，但目前还没有得到很好的利用[2]，每年焚烧的农业废弃物与林业剩余物不仅浪费了资源同时也污染了环境[3]。

本实验利用废弃生物质通过数显氧弹式热量计测定各种不同生物质本体的热值[4]，以及含油生物质的热值，利用了油份本来的热值，旨在寻求废弃油脂与农林生物质后续利用。

2.实验药品、仪器、方法
2.1 实验药品
实验选取的生物质原材料：玉米芯、玉米秆、桃树枝和松木；实验用油为植物油。

2.2 实验仪器
实验使用XRY-1A数显氧弹式热量计测定实验样品热值；
2.3 实验方法
本实验步骤如下：首先将选取的生物质原材料破碎清洁，烘干后粉碎过筛，获取所需的三种粒径范围（0.9-2mm、0.45-0.9mm、<0.45mm）的实验样品；然后取2L实验用油盛入容器中，分别取一定质量的不同粒径的生物质材料浸没到容器中油面下，一定时间后取出，自然滤干；最后分别对生物质原材料样品和含油生物质样品的热值进行测定，重复三次测定，计算平均值。

3.分析与结果
3.1四种生物质热值比较
按照试验方法测得四种生物质原材料样品的热值大小如图3-1所示，桃树枝的热值最高，其次分别是松木、玉米芯和玉米秆，四种生物质原材料样品的具体热值如表3-1所示。

图3-1 生物质原材料样品热值大小
表3-1 生物质材料热值测定
生物质种类玉米秆玉米芯桃樹枝松木
热值（KJ/Kg）13522.69 14507.24 15120.08 14961.60
仅从热值方面，我们可以看出桃树枝的利用价值相比其他三种生物质原材料是最为可观的，其热值相比最低的玉米秆高出约11.8%。

这是由于桃树枝是果树枝条，其光合作用相比简单的绿色植物而言较强烈，继而本体富含碳水化合物等高热量的营养成分就较多，所以热值就较高，同时桃树枝还能分泌出桃树油说明其树皮下含有丰富的油份。

这些都导致了桃树枝的热值高于一般生物质原材料。

玉米秆与玉米芯都含有碳水化合物、脂肪及蛋白质等营养成分，比例相仿，且生活环境相同，所以热值接近。

3.2不同生物质吸油性能比较
按照试验方法测得相同粒径（0.9-2mm）玉米秆与桃树枝不加油与加油后的热值，由下图可以看出：在不加油情况下，桃树枝的热值比玉米秆高出约11.8%；加油后玉米秆的热值大幅度提高并且超过了桃树枝，玉米秆和桃树枝的热值在原有基础上的提高幅度分别为50.9%、14.9%，可见玉米秆的吸油性能要高于桃树枝。

图3-2 相同粒径玉米秆与桃树枝加油前后热值比较
生物质吸油性能通过吸油量的大小表示，而吸油量的大小则由生物质本体特性所决定。

生物质材料往往具有疏松多孔的结构，主要借助其表面、间隙以及孔洞的毛细管作用吸油，并将油份保存在空隙间[5]。

当生物质所含纤维素等碳水化合物越多，空间结构就越复杂，所能容纳的油份也就越多；同时当生物质所含脂类物质越多，则结构易饱和，对废弃油脂形成排斥，所能吸收的油份就有限。

玉米秆的吸油性能之所以高于桃树枝，是因为玉米秆本身含有的脂肪油份较少且有适当的空间结构可以吸附更多的油份，而桃树枝本体就含有大量油份，所以吸附到一定程度自身结构饱和难以继续吸附。

由此可见选取吸油性能最佳的生物质原材料作为废弃油脂的吸附载体对生物质资源资源化再利用至关重要。

3.3 同种生物质不同粒径吸油性能比较
按照实验方法测得不同粒径玉米秆不加油与加油后的热值数据，图中可以看出：在不加油情况下，不同粒径玉米秆的热值与其粒径大小关系不大，即粒径对生物质原材料本体热值的影响可以忽略；在加油后，不同粒径含油玉米秆热值都
大幅度提高，三种粒径玉米秆的热值在原有基础上的分别提高幅度50.9%、82.0%、74.4%。

图3-3 不同粒径玉米秆吸油前后热值关系比较
由图2-3得知粒径大小对吸附量有关系，粒径太大或过小都会影响吸附量[6]。

0.45-0.9mm粒径吸附油脂的量最好，当粒径小到一定程度如低于0.45mm时，玉米秆则因为结构被破坏，无法稳定承载大量油份的吸附，吸油性能又开始下降。

由此可见同种生物质的吸油性能受其粒径的影响，因此寻找某种生物质的吸油性能最佳时的粒径梯度对实现其资源最大化利用起着重要作用。

通过上述因素的实验研究发现：含油生物质热值大小由两部分组成，一是生物质本体所具有的热值，主要是由碳水化合物和脂类等物质提供，这取决于生物质的本体特性；二是生物质所吸附的废弃油脂的量，而吸油量的大小则受到生物质本体特性的影响。

因此研究生物质本体特性对其吸油性能的影响对实现生物质资源最大化再利用是必要的。

4.结论
（1）不同生物质的热值大小存在一定差异，这与生物质本体特性相关。

桃树枝的热值利用价值在选取的生物质样品中是最高的，达到15120.08KJ/Kg。

（2）不同生物质材料吸油后的热值相比燃烧单独生物质材料的热值大幅度提高。

实验所取玉米秆原料，加油吸附后其热值在原有基础上的上升幅度最高可达到82%。

（3）同种粒径不同生物质材料的吸油性能相差较大。

桃树枝与玉米秆作对比发现：加油后桃树枝热值在原有基础上上升幅度仅为14.9%，而玉米秆却达到了50.9%，且加油热值超过桃树枝17.4%。

可见选取吸油性能最佳的生物质原材料作为废弃油脂的吸附载体对生物质资源资源化再利用至关重要。

（4）同种生物质不同粒径的吸油性能不同。

随着粒径的减小，吸油性能先增大后减小，即在一定范围内粒径对吸油性能有促进作用；当粒径小于一定数值时，吸油性能趋于下降。

实验表明：对于玉米秆而言，当其粒径范围在0.9-2mm 时，吸油性能最佳，其加油后热值在原有基础上上幅度最高可达到82%。

因此寻找某种生物质的吸油性能最佳时的粒径梯度对实现其资源最大化利用起着重要作用。