柠条/风化煤热降解产物化学组成分析

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柠条是我国西北地区重要的林业资源,每年平茬复壮可产生大量枝条废弃物。同时,晋陕蒙地区拥有丰富的风化煤资源,但由于热值低而常被废弃。研究柠条/风化煤共热解对于两种废弃资源的能源化利用具有重要意义。本文采用不同处理条件对不同配比的柠条/风化煤混合物进行热降解。以获取含较多有机酸且高附加值的产物为目的,通过对产物进行化学组成测定和表征,探究其热降解效果。研究内容如下:(1)柠条/风化煤干馏研究:温度为600℃时,分别以K2CO3和Mg O为催化剂对不同配比的柠条/风化煤混合物(0:100、20:80、40:60、60:40、80:20、100:0)进行干馏。结果表明,在原料比相同时,Mg O处理所得液体产物中酸类相对含量高于K2CO3处理所得液体产物,更有利于酸类化合物的形成;Mg O处理所得固体产物中孔径分布均匀,含氧官能团丰富。当采用Mg O催化、原料比为80:20时所得液体产物中酸类、酚类和酮类相对含量都较高,应用潜力较大,此时柠条/风化煤热降解效果最佳。(2)柠条/风化煤水热降解研究:分别在280℃和250℃将不同配比的柠条/风化煤混合物(0:100、20:80、40:60、60:40、80:20、100:0)与尿素混合进行水热降解。结果表明,在原料比相同时,280℃处理所得液体产物中化合物种类较多,其中酸类、酚类化合物相对含量高于250℃处理所得液体产物,更有利于将酸类、酚类物质的形成;280℃处理所得固体产物中存在裂隙孔,N掺杂效果明显,产物中C元素含量较高,含氧官能团较丰富。当原料比为80:20时,在280℃所得液体产物中酸类、酯类和酚类相对含量都较高,应用潜力较大,此时柠条与风化煤热降解效果最佳。(3)干馏与水热降解对比分析:综合对比可知,催化剂种类、反应温度和原料比例都会影响产物的化学组成。干馏所得液体产物中化合物种类更多,酸类占比更高,有利于分离提纯后制作有机肥;固体产物孔隙丰富,C元素含量较高,可用作吸附材料、土壤改良剂等。在原料比相同时,干馏降解效果整体优于水热降解。
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