秸秆炭对玉米秸秆热解产物影响的研究
——文献综述
摘要：生物质热解过程中存在大量的生物质炭颗粒，含有丰富的孔隙结构。生物质炭是一种潜在的性能优异的催化剂。本文总结了生物质热解的概念和研究进展，为开展秸秆炭对玉米秸秆热解产物影响的研究提供参考。
关键词：秸秆、热解、挥发分、生物质炭、生物油
生物质是指所有来自太阳能光合转化的有机物，包括能源植物、畜禽粪便、农作物秸秆、薪柴、工业有机废弃物、森林废弃物、生活有机垃圾等[1-3]。生物质的组成成分多种多样，但是他们的组成主要是纤维素、半纤维素和木质素，只是组成比例不同，另外还有不等的水分、灰分等成分，诸如畜禽粪便和污泥之类还会有少量的脂质、淀粉、粗蛋白。从元素组成上而言，生物质的基本组成为碳、氢、氧三种，此外还有钾、钠、钙、镁等碱金属元素，氮、硫等非金属元素及微量重金属元素[4,5]。
生物质预处理是指在对生物质进行热解反应前，为了让其更好满足某种工艺的特殊需求而对生物质进行优化处理。经过预处理之后的生物质其性能，比如其密度、结构、粒径、灰分含量及热解特性等会有所改善，目前生物质预处理主要分为物理预处理、化学预处理、生物预处理和联合预处理。
生物质的粒径影响着颗粒的温度梯度变化，因而相当于影响着传热传质过程，比表面积增大有利于生物质的反应，尤其快速热解这种对升温速率有一定要求的情况时，小粒径原料能避免生物质的二次反应加深，并避免生物油产量降低，同时经过粉碎后的生物质更加便于运输储存[6-8]。
干燥通常是指去除原料当中的水分，水分同粒径一样也会影响生物质的热解过程。首先是自然干燥，成本低但是也有很多制约，首先干燥后的含水量无法控制，其次是会受到天气条件的限制；还有一种是人工干燥，热量自外向内传递，常用烘箱来进行干燥。然而在低温区（室温~150 ℃）的干燥预处理仅仅去除了水分，并没能改变其化学结构及研磨性能，同样对生物质定向热解的影响也微乎其微，甚至在自然储存的过程中会有再次吸水的可能，因而有学者提出了在高温区（200~300 ℃）且缺氧常压下的烘焙预处理。经过烘焙预处理之后的生物质不仅研磨性能及流动性有所改善，而且提高了能量密度，增强的疏水性能能避免生物质在储存过程中对水分的重吸收，热解方面同样让生物质更有利于析出挥发分，促进了快速热解的进行[9-11]。
水洗预处理操作简单，除了能去除生物质表面的污垢以外，对K、Na元素也有一定作用。酸洗预处理是一种利用烯酸对生物质进行预处理的方法，除了用无机酸、有机酸来作为洗涤试剂以外还可以用生物质热解产物水相部分来酸洗。酸洗预处理可以有效去除生物质中大部分的碱金属及碱土金属，另外酸洗可以降解生物质中大部分半纤维素进而减少产物中的乙酸以提高液相产物的pH[12-16]。
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