不同加热模式下竹废料资源化构筑的基础研究

Processing residue of bamboo is a typical solid waste of renewable biomass resources in China, which are cheap, accessible and available in large quantity, its utilization research can effectively relieve the carbon resource wastes of bamboo. In this project, different heating methods (conventional and microwave heating) were used in the pyrolysis progress around the pyrolysis behavior of complicated organic composition . On the basic of product control law, porous carbon, rich hydrogen gas, emulsion fuel were prepared, and then the pyrolysis mechanism under different heating methods and the regulating characteristics of product distribution were studied. Influences of the vital process parameters, activating agent and catalyst have been assessed on the preparetion of porous carbon, rich hydrogen gas, Bio-oil, the relation between reaction condition and energy products was build. This project conforms to the national policy requirements, and which will strongly effectively deepen the basic theory of biomass pyrolysis. It is of great value and application prospect by developing high energy products and technologies based on regional advantages, which also would become the demonstration for the utilization of other agricultural and forestry waste.

竹材加工剩余物是我国典型的固废可再生资源，数量极大，简单易得，对其进行热解资源化研究可有效缓解我国竹产业链中含碳资源的浪费。本项目围绕热解过程中生物质复杂有机成分的热解行为，拟开展不同加热模式（常规/微波）下竹废料的资源化综合利用，探索竹废料快速、可控升温技术，揭示不同温度场中竹废料的热解机制与产物分布规律；研究不同加热模式、反应温度等因素对竹基多孔炭和富氢燃气性能影响，乳化条件对生物油的稳定性、热值影响，构建反应条件与产物能源化的性能关系；实现热解固体产物联产制备多孔炭和富氢燃气、液体产物制取生物油、气体产物燃气化综合利用，提高热化学转化率，形成竹废料在不同温度场中的资源化利用技术原型。项目的开展符合我国当前绿色发展要求，有力深化了生物质热解基础理论，立足于地区优势开发能源产品与技术，为我国其它农林废弃资源的利用提供示范。

本项目针对我国典型固废可再生资源竹废料进行热解及产物资源化利用研究，围绕固液气三项产物实现综合利用。通过对竹废料的热重、成分、化学和工业分析等基础特性分析，推测竹废料在不同温度区间发生的反应，研究了不同粒度、添加剂对竹废料在微波场中的升温特性，获得了三相产物分布调控规律；系统分析不同热解温度计添加剂等热解参数对热解固液气三项产物分布及产物性能影响规律，对热解产物的组成成分、微观形貌等特征进行分析，在添加Na2CO3下，微波热解固体产物得率有较为显著提升；对比研究了不同温度场下（常规加热/微波加热）以水蒸气、二氧化碳为活化剂活化热解竹炭制备竹基多孔炭，系统探索了活化剂种类、反应参数、活化时间对多孔碳吸附性能的影响规律，揭示了活化过程机理获得了竹基多孔炭的孔结构参数调控规律；竹炭因其丰富的木质素、纤维素半纤维素等，属于强吸波性物质，在微波场中可以以极快的速率加热并参与活化剂反应，因此反应过程剧烈程度远比常规电加热时间明显缩短，结果表明竹基多孔炭采用水蒸气活化其碘吸附值明显高于二氧化碳活化，得到碘值1130mg/g的多孔炭及富氢燃气；在化学活化制备过程中，氢氧化物活化效果优于碳酸盐活化效果；系统开展了锰基-竹活性炭复合臭氧分解催化剂的制备，采取原位还原法制备载锰竹活性炭催化剂，考察了催化剂的形貌与催化剂分解臭氧效率的关系，同时探究了不同金属掺杂的M-MnOx-AC催化剂的分解臭氧性能，得到了掺杂Ni制备的催化剂在8 h内的臭氧转化率一致保持在100%。以上结果表明，深入开展竹炭资源利用研究可以有效提高其资源利用率，使之变废为宝也可为其它农业废弃二次生物质资源提供指导和示范作用。