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落叶松树皮热解特性及热解油制胶技术研究

闫振

   树皮是重要的林业加工废弃物,是生物质能源重要的组成部分之一,因此合理高效地加工利用树皮,将其转化为高效、清洁、可再生的新能源具有重大意义。本文以落叶松树皮为对象,研究了不同热解工艺条件下落叶松树皮的热解特性以及热解产物,不同的热解工艺对热解产物得率的影响,采用X射线衍射仪(XRD)研究了落叶松树皮热解固态产物树皮炭的性质,结晶度等;同时采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)研究了落叶松树皮热解的液态产物树皮醋液成分。通过落叶松树皮热解的热重(TG)和差示扫描量热分析(DSC)揭示了落叶松树皮的热解机理。建立了落叶松树皮热解的动力学模型,采用积分法求解模型并获得动力学参数活化能(E)和指数因子(A)。采用不同配比的落叶松树皮热解油代替苯酚制备酚醛树脂胶粘剂,通过对热解油的傅立叶红外(FTIR)分析,初步探讨了热解油代替苯酚制备酚醛树脂的合成原理,并对合成的落叶松树皮热解油-酚醛树脂胶粘剂进行了傅立叶红外(FTIR)分析,利用差示扫描量热分析(DSC)研究了落叶松树皮热解油-酚醛树脂胶粘剂的固化。通过正交实验设计,获得了不同配比的落叶松制热解油-酚醛树脂胶粘剂备杨木胶合板的最佳工艺条件。研究结果如下: 针对落叶松树皮热解产物的研究表明: 1、当热解温度为450℃、600℃和750℃、平均升温速度为150℃/h、升至终点温度后的保温时间为1h时,随着热解温度的升高,树皮炭的得率呈下降趋势,而树皮醋液和树皮煤气的得率则呈上升趋势;当热解温度相同(T=450℃)时,随着平均升温速度的加快,树皮炭的得率呈下降趋势,而树皮醋液和树皮煤气的得率则呈上升趋势,但各产物得率数值变化的幅度并不大。 2、在实验选定的热解条件下,随着热解温度的增加,树皮炭中灰分的含量和固定碳的含量随着热解温度的升高而增加,挥发分的含量则随着热解温度的增加而减少;而树皮炭的比表面积呈上升趋势,比表面积的平均值为225.67m2/g。树皮炭中的孔隙以微孔为主。 3、树皮醋液中除水以外的主要组分有:有机酸、酚类、醛类、酮类、醇类和酯类等。在所选定的实验条件下,树皮醋液主要成分含量平均值由大到小的排列顺序为:酚类(45.620%)、有机酸(13.851%)、酮类(9.754%)、醛类(8.573%)、醇类(1.749%)、酯类(0.205%)。 针对落叶松树皮热解动力学的研究表明: 1、落叶松树皮热解过程的热重分析表明,落叶松树皮热解过程可以划分为:干燥阶段、热解阶段、炭化煅烧等三个阶段。由于落叶松树皮中木质素的含量高于纤维素和半纤维素,其微分热重曲线在热解阶段有两个明显的峰,且热重曲线温度分布范……   
[关键词]:树皮;热解;动力学;热解油;热解油-酚醛树脂
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京林业大学2006年
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