温度对毛竹快速热解焦物理化学特性的影响

毛竹资 源 在 我 国 分 布 广 泛，约 占 中 国 竹 子 总 面积的 ４７％，竹热解焦的用途广泛，不仅可用作燃 料，还 用 于 碳 捕 集、土 壤 改 良、污 水 净 化 等 领 域［１２］。Ｃｈｅｎ等［３］研 究 了 升 温 速 率 对 毛 竹 热 解 焦 的影响，随 着 升 温 速 率 的 增 加，热 解 焦 的 产 率 降 低，而比表面积增加。Ｚｈｏｕ等［４］研究发现，随着热 解温度的升 高，竹 材 热 解 焦 中 含 氧 官 能 的 含 量 降 低 ，芳 香 度 增 加 。 然 而 在 快 速 升 温 条 件 下 ，现 有 的
收稿日期：２０１７１２１９ 修改稿日期：２０１８０１２５ 基金项目：中泰国际合作与交流项目（５１６６１１４５０１０）；国家青年科学基金项目（５１５０６０６８） 作者简介：汪锐（１９９１－），男（土家族），湖北恩施人，硕士研究生，师从王贲副教授，研究方向为生物质能的利用。电话：
１５６２３４２５２００，Ｅ－ｍａｉｌ：１５６２３４２５２００＠１６３．ｃｏｍ
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｔｉｅｓｏｆ ｂｉｏｃｈａｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆａｓｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｍｏｓｏｂａｍｂｏｏ
ＷＡＮＧＲｕｉ１，ＬＵＴｅｎｇｆｅｉ２，ＬＩＭｉｎ３，ＷＡＮＧＢｅｎ１
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＷｕｈａｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ４３００１０，Ｃｈｉｎａ；
１５９２
摘 要：用固定床反应器制备了热解温度 ３００～８００℃的毛竹快速热解焦。采用比表面积测试 （ＢＥＴ）、扫描电子显 微镜 （ＳＥＭ）、傅里叶红外光谱 （ＦＴＩＲ）、Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）和拉曼光谱 （Ｒａｍａｎ）研究了毛竹热解焦的物理化学特 性。结果表明，随着热解温度的升高，热解焦中 ＣＣ的含量先增加后减少；热解温度低于 ７００℃时，热解过程中 的脱氢作用和芳香环的增长使得芳香碳的含量增加；温度超过 ７００℃时，芳香族化合物发生缩合反应，产生石墨 碳。７００℃热解焦的比表面积达到最大值 ２３３．６５ｍ２／ｇ，并具备良好的吸附特性。８００℃热解焦的比表面积下降至 １７０．３５ｍ２／ｇ，这是由于热解焦发生孔坍塌，使得部分孔隙关闭。 关键词：毛竹；热解；温度；物理化学特性；焦结构 中图分类号：ＴＱ０３３；ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）０８－１５９１－０５
第 ４７卷第 ８期 ２０１８年 ８月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１８
温度对毛竹快速热解焦物理化学特性的影响
汪锐１，卢腾飞２，李敏３，王贲１
（１．华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７４；２．武汉市节能监察中心， 湖北 武汉 ４３００１０；３．河南省电力试验研究院，河南 郑州 ４５００５２）
３．ＨｅｎａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇａｆｉｘｅｄｂｅｄｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ３００～８００℃．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔ ｔｈｅｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｈａｒｓｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＳｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎａｌｙｚｅｒ（ＢＥＴ），Ｓｃａｎ ｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ），ＸＲａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ （ＸＲＤ）ａｎｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（Ｒａｍａｎ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｓｔｈｅｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ，ＣＣｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｈｅｎｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｂｅｌｏｗ７００℃，ｔｈｅｄｅｈｙ ｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏａｒｏｍａｔｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆａｒｏｍａｔｉｃｒｉｎｇｓｌｅｄｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｒｏｍａｔｉｃ ｃａｒｂｏｎ，ｗｈｉｌｅｃａｒｂｏｎｕｎｄｅｒｗｅｎｔｇｒａｐｈｉｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｂｏｖｅ７００℃．Ｔｈｅ ｃｈａｒｐｒｅｐａｒｅｄａｔ７００℃ ｈａｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆ２３３．６５ｍ２／ｇ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｒｈａｄｇｏｏｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆｃｈａｒｐｒｅｐａｒｅｄａｔ８００℃ ｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏ１７０．３５ｍ２／ｇｗａｓｄｕｅｔｏｔｈｅｃｈａｒ ｕｎｄｅｒｗｅｎｔｐｏｒｅｃｏｌｌａｐｓｅａｎｄｓｏｍｅｐｏｒｅｓｗｅｒｅｃｌｏｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｓｏｂａｍｂｏｏ；ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｃｈａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
研究缺乏对 毛 竹 热 解 焦 的 系 统 分 析，因 而 有 必 要 进一步 探 讨 温 度 对 毛 竹 热 解 焦 物 理 化 学 结 构 的 影响。
本文以毛竹为原料，结合 ＢＥＴ、ＳＥＭ、ＦＴＩＲ、ＸＲＤ 和 Ｒａｍａｎ等表征手段，系统地研究了不同温度下毛 竹热解焦的物理化学特性，获得了毛竹快速热解过 程中温度对焦结构演化的影响，旨在为毛竹的高质 化利用提供理论依据和技术支持。